unix环境高级编程第三章习题的一些拙见

写在前面：自学apue，时间有限，这个系列都是抽时间写的，目前已经看到15章，现在从头做题，如有错误还请指教。

apue3.1：

write和read这样的函数都属于系统调用，这里具体所指的没有缓冲区是没有用户缓冲区，而不是指没有内核缓冲区，这里以我个人的认识认为，这里write和read将数据拷贝到缓冲区后并不直接写到文件中，而是等一定条件发生后才写进去，但是具体机制还需研究。同时这里也暴露了一个问题，每次进行I/O都需要进行系统调用，这无疑是对系统资源的一种浪费，所以这也为后来的标准I/O函数库的产生做了铺垫。

apue3.2：

先上代码：

#include "apue.h"
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>

int dup2_self (const int ofd , const int nfd) ;

int main () {
    int fd;
    int flag;

    fd = open ("tempfile" , O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC);
    flag = dup2(0 , fd);
    write (fd , "hello
" , 6);
}

int dup2_self (const int ofd , const int nfd) {
    char *fdptr;
    int openmax = sysconf (_SC_OPEN_MAX);
    int tempfd;
    int count = 0;
    int fdarr[openmax];
    int i;

    if (ofd > openmax || nfd > openmax) {
        fprintf (stderr , "the arguement error
");
        exit (1);
    }

    fdptr = malloc (30 * sizeof (char));
    sprintf (fdptr , "/proc/%d/fd/%d" , getpid() , ofd);
    if (access (fdptr , 0) < 0) {
        fprintf (stderr , "the ofd is not open
");
        exit (2);
    }
    sprintf (fdptr , "/proc/%d/fd/%d" , getpid() , nfd);
    if (access (fdptr , 0) < 0) {
        fprintf (stderr , "the nfd is not open
");
        exit (3);
    }

    if (nfd == ofd)
        return nfd;
    close (nfd);
    
   while (tempfd = dup (ofd)) {
        if (tempfd == nfd)
            break;
        else
            fdarr[count++] = tempfd;
    }
    printf ("%d
" , nfd);
    for ( i = 0 ; i < count ; i++)
        close (fdarr [i]);
    return nfd;
}

这段代码显然无法做到dup2的原子性，但是在功能上至少可以实现所需要的功能，当然可靠性我也没有非常多的验证，这个最近本的实现让我弄清楚了很多问题：第一——dup2的使用规则，其实就是将文件描述符和文件描述标志的关系去掉，重新引导到另外一个文件描述标志中上。第二——dup的使用方法，它总是返回最小的可用的文件描述符值，比如在这里nfd（这里我在linux上将这个值打印出来是3）已经close后，再dup后就直接还是3，可见close掉后还是可用的文件描述符。第三——如何查看一个进程所打开的文件描述符在/proc/pid/fd/#就可以。最后结果就是我往main中的fd write的时候，它会在标准输出显示。

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apue3.3:

这里我可以很容易的看见dup的作用是将函数返回的文件标志指向和自己一样的文件表项，而open的作用是使得函数返回的描述符指向另外一个文件表项，但是两者都会指向同一个V节点，那么这两者有什么不同吗？答案是，文件表项中拥有文件状态标识，当前文件的偏移，也就是说，假设现在fd1 fd2 fd3都在文件开头位置，如果我向fd1中写入一定字节后，再向fd2写入一定字节那么fd2的字节会显示在fd1后面，这时我再向fd3中写一定字节后就会覆盖前两个描述符的字节。F_SETFD这里的作用是设置文件描述符标识，而这里只有一个值，FD_CLOEXEC，属于每个文件描述符的属性。而F_SETFL则是和文件状态标识有关系，这个值在文件表项当中的。所以很容易看出fcntl fd1时F_SETFD只影响其自身。F_SETFL则影响fd1和fd2.

apue3.4:

这里我只给出两种情况最后的图，前者是fd的值为1时的情况，后者是fd的值为2的情况。具体原因不在赘述，能弄清dup2_self的实现，这种题目就是水到渠成。

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apue3.5:

这道题目是很有趣的一道题目，这个问题其实从根本上让我们认识清楚了shell命令行中的重定向到底是怎么进行的，其实就是修改标准输入输出，标准错误的文件描述符的指向，文件描述符指向shell制定的文件的文件表项。地一个例子是首先将标准输出指向outfile的文件表项，再将标准错误的指向标准输出的文件表项，其结果就是两者都指向了同一个文件表项就是outfile的文件表项。第二个例子，首先将标准错误的文件表项指向标准输出的文件表项，这一步之后两者都指向终端的标准输出，后面再将标准输出指向outfile文件的表项，其结果就是两者指向不同的文件表项。

apue3.6:

先上代码：

/*************************************************************************
    > File Name: apue3_6.c
    > Author: jeff zhu
    > Mail: 908190355@qq.com 
    > Created Time: 2016年06月03日 星期五 12时53分05秒
 ************************************************************************/

#include "apue.h"
#include <fcntl.h>

//#define TEST_RD 
#define TEST_WR 

int main () {
    int fd;
    char buf[1024];
    int n;
    char flag[] = "write ok
";

    if ((fd = open ("testfile" , O_RDWR | O_APPEND)) < 0) 
        err_sys ("open error");
    if (lseek (fd , 0 , SEEK_SET) < 0) 
        err_sys ("lseek error");

#ifdef TEST_RD
    while ((n = read (fd , buf , 1024)) > 0)
       if (write (STDOUT_FILENO , buf , n) != n)
           err_sys ("write error");
    if (n < 0)
        err_sys ("write error");
#endif 
#ifdef TEST_WR
    if (write (fd , flag , strlen (flag)) != strlen (flag))
        err_sys ("write error");
#endif
    exit (0);
}

这个代码，书的作者的意图很明显，希望我们主要到这样的细节——O_APPEND的作用，书上答案的解释是，read可以任意用lseek函数指定，但是write函数即使使用lseek重新定位，但是仍然会自动定位到文件的末尾将只能的内容写到文件中。在我的代码中testfile是在当前文件夹中随意建的一个文件，里面有一定的内容。当进行读测试的时候可以直接将testfile文件中的内容读到屏幕上，而进行写测试的时候，却在文件尾显示"write ok"，这个答案给的结果一样。这里我认为O_APPEND这样设计的原因，其实在书上3.11节已经给出了解释，这是为了多进程的考虑，当出现竞争条件的时候，这样的设计不至于出现进程之间相互覆盖的情况。

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写在后面：哈哈，第三章已经更新完了。