文件IO 练习题

3.1 当读/写磁盘文件时，本章中描述的函数是否具有缓冲机制？请说明原因。

3.1 所有的磁盘 I/O 都要经过内核的块缓冲区（也称为内核的缓冲区高速缓存），唯一例
    外的是对原始磁盘设备的 I/O，但是我们不考虑这种情况。Bach[1986]的第 3 章描述
    了这种缓冲区高速缓存的操作。既然 read 或 write 的数据都要被内核缓冲，那么术
    语“不带缓冲的 I/O”指的是用户的进程中对这两个函数不会自动缓冲，每次 read 或
    write 就要进行一次系统调用。

3.2 编写一个与 3.12 节中 dup2 功能相同的函数，要求不调用 fcntl 函数，并且要有正确的出错处理。

int dup2(int filedes, int filedes2); 将filedes2对应的打开文件置为filedes对应的打开文件，之后就可以使用filedes2操作filedes打开的文件。

由于要复制一个文件描述符，而且不能使用fcntl()，那么，唯一能使用的就是dup()了：

int dup(int filedes); 复制一个当前可用的最小的文件描述符，使它对应的打开文件是filedes对应的打开文件。

这里采用的主要思想是：dup()返回的是当前可用的最小的文件描述符，那么就可以使用遍历，从dup(filedes)开始遍历，知道返回的文件描述符等于filedes2。

下面介绍主要流程：

当filedes2是无效文件描述符时，输出错误信息，那么什么样的是无效文件描述符呢？就是小于0或者大于进程可以打开的最大文件数时，文件描述符是无效的。

然后就可以分为三种情况：

filedes == filedes2: 直接返回filedes2

filedes > filedes2: 关闭filedes2，再进行dup(filedes)返回值应该就是filedes

filedes < filedes2: 从dup(filedes)开始遍历，直到返回值等于filedes2，然后关闭filedes2，再dup(filedes)返回值应该就是filedes

后面两种情况可以结合一下，看看代码，代码参考了APUE习题 3.2 浅析：

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>

#define    MAXN    4096
#define    EXIT_SUCC    0
#define EXIT_FAIL    -1

int dup2_func(int filedes, int filedes2)
{
    int i = 0;
    int n = 0;
    int top = 0;
    int stack[MAXN];

    if((filedes2 > OPEN_MAX) || (filedes2 < 0)) {
        printf("invalid filedes2!n");
        return EXIT_FAIL;
    }

    if(filedes == filedes2) {
        return filedes2;
    }

    while((n = dup(filedes)) < filedes2) {
        if(n == -1) {
            printf("System can not make a filedes!n");
            return EXIT_FAIL;
        }
        stack[top++] = n;
    }

    close(filedes2);

    if(dup(filedes) == -1) {
        printf("dup function error!n");
        return EXIT_FAIL;
    }

    for(i = 0; i < top; ++i) {
        close(stack[i]);
    }

    return filedes2;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int filedes, filedes2;

    if(argc != 3) {
        printf("Parameter error!n");
        return EXIT_FAIL;
    }

    filedes = open(argv[1], O_RDWR);
    if(filedes == -1) {
        printf("Error! System cannot open %sn", argv[1]);
        return EXIT_FAIL;
    }

    filedes2 = atoi(argv[2]);
    if(dup2_func(filedes, filedes2) != EXIT_FAIL) {
        write(filedes2, "test", sizeof("test"));
    }

    return 0;
}

假设一个进程执行下面的３个函数调用：
fd1 = open(pathname, oflags);
fd2 = dup(fd1)
fd3 = open(pathname, oflags)

要画出一个表图！
我知道fd１和fd２会指向同一个文件表数据结构，但对于fd３这个就不知道怎么回事！看了一下结果，才明白，很有意思～

 

 

fd3会指向另一个文件表，但最终还是会指向与fd１同一个物理地址。

fcntl作用于fd１来说，F_SETFD命令只影响fd１的文件描述符标志；F_SETFL作用于fd1时，则影响fd１和fd２指向的文件表项。

 

3.4 在许多程序中都包含了下面一段代码：

dup2(fd, 0);
dup2(fd, 1);
dup2(fd, 2);
if(fd > 2)
    close(fd);

请说明if语句的必要性。

其实，首先可以看看，这几句话可以实现什么功能？

三个函数将0, 1, 2指向的文件表项赋为fd指向的文件表项，因此，这三个函数起到文件重定向的作用，使对标准输入输出出错的操作定向到fd打开的文件。

如果fd <= 2，也就是对三个标准的操作定向到其中一个的操作。

如果fd > 2，也就是对三个标准的操作定向到fd打开的文件，此时就有4个文件描述符指向fd打开的文件。

为什么要关闭fd呢？书上给的答案是：“这种情况下就需要关闭描述符3”。但没有说明为什么。

如果不关闭fd会有什么问题吗？个人认为，已经有了三个标准的操作，此时就不需要fd了，而且如果fd再操作的话容易引起混乱，纯属个人见解。

3.5 在Bourne shell、Bourne-again shell和Korn shell中，digit1 > &digit2表示要将描述符digit1重定向至描述符digit2的同一文件。请说明下面两条命令的区别。

./a.out  >  outfile  2>&1
./a.out  2&>1  > outfile

从左往右看

第一条命令：先将标准输出重定向到outfile，即1 > outfile，然后2>&1，将标准出错重定向到标准输出，由于标准输出已经重定向到outfile，因此，标准出错也重定向到outfile。

第二条命令：先将标准出错重定向到标准输出，然后将标准输出重定向到标准输出重定向到outfile。

结果是：

第一条命令：标准输出和标准出错都定向到outfile。

第二条命令：标准出错指向标准输出重定向之前的打开文件，标准输出定向到outfile。