底层 I/O
任务由标准 I/O 库函数执行，即缓冲和输入/输出转换，不总是可取的。例如，直接和诸如磁带驱动器之类的设备执行输入和输出时，程序员需要能够确定缓冲区要使用的大小，而不是让 stdio 的函数执行它。当然，系统提供这一层级的控制。标准 I/O 库是底层 I/O 库的一个用户友好的接口。
文件描述符
在标准 I/O 中，文件由文件指针引用。使用底层接口时，文件由文件描述符引用，由一个简单的整数来指代。在标准 I/O 中，有三个预先定义的文件描述符，0,1,2，分别指向标准输入，标准输出和标准错误输出。
不同于标准 I/O 库，为标准输入输出提供了速记函数，所有的底层 I/O 函数需要一个合适的文件描述符传递给它们。
打开和创建文件
open 函数用于打开一个文件用于读写或创建。它接收三个参数：要打开文件名的字符串，一个整数指定文件的打开方式，一个整数 mode 当创建一个文件。成功时，它返回一个整数的文件描述符，失败时返回 -1。第二个参数在 sys/file.h(Berkeley) 或 sys/fcntl.h(System V)中定义如下：
O_RDONLY只读模式O_WRONLY只写模式O_RDWR读写模式O_APPEND追加模式O_CREAT创建文件如果不存在，这个模式应该给出第三个参数O_TRUNC截断文件长度为0用于写O_EXCL返回错误如果创建文件时文件存在O_NDELAY打开文件时不阻塞
关闭文件
close 函数用于关闭文件，只接收一个参数，引用于要关闭文件的文件描述符。成功时返回0；出错时返回-1。
读写文件
在底层接口中读写文件只有一个办法，一次一个缓冲区。缓冲区大小留给程序员定义，需要确定一个合适的值。例如，如果一个程序一侧值读写一个字符而不是几千个字符，操作系统将为每个字符都访问一次硬盘（或其他设备），导致程序执行非常缓慢。
read 系统调用接收三个参数：一个文件描述符用于读取，一个指针指向缓冲区等待填写数据，一个整数表示要读取的字节数。返回实际读取的字节数，或者出错时返回 -1，到达文件末尾时返回 0。
write 系统调用接收三个参数：一个文件描述符用于写入，一个指针指向缓冲区存放要写的数据，一个整数表示要写入的字节数。返回实际写入的字节数，或者出错时返回 -1。
下面的代码实现了文件追加的功能：
code
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
int n;
int from, to;
char buf[1024];
if(argc!=3) {
write(2, "Usage: ", 7);
write(2, *argv, strlen(*argv));
write(2, "from-file to-file\n", 19);
return 1;
}
if ((from=open(argv[1], O_RDONLY))<0) {
perror(argv[1]);
return 1;
}
if((to=open(argv[2], O_WRONLY|O_CREAT|O_APPEND, 0644))<0) {
perror(argv[2]);
return 1;
}
while (( n = read(from, buf, sizeof(buf)))>0)
write(to, buf, n);
close(from);
close(to);
return 0;
}在文件中移动
底层 I/O 库中在文件中移动调用 lseek 函数。就像 fseek，它接收三个参数：一个文件描述符指向一个打开的文件，一个长整型指定移动的字节数，称为偏移量，一个整型指定偏移量的起始位置。L_SET，即 0，设置为文件起始位置；L_INCR，即 1，设置为文件当前位置；L_XTND，即 2，设置为文件末尾位置。lseek 返回新的相对于文件起始的偏移量。要移动到文件末尾，调用 lseek(fd, 0L, L_XTND)。要移动到文件开头，调用 lseek(fd, 0L, L_SET)。
code
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
typedef struct record {
int uid;
char login[8];
}record;
char *logins[]={"user1", "user2", "user3", "user4", "user5"};
void putrec(int, int, record *);
int main(int argc, char *argv[]) {
int i, fd;
record rec;
if ((fd=open("datafile", O_WRONLY | O_CREAT, 0644)) < 0) {
perror("datafile");
return 1;
}
for (i=4; i>=0; i--) {
rec.uid=i;
strcpy(rec.login, logins[i]);
putrec(fd, i, &rec);
}
close(fd);
return 0;
}
void putrec(int fd, int i, record *rec) {
lseek(fd, (long)i*sizeof(record), L_SET);
write(fd, rec, sizeof(record));
}下面的代码实现了以 3,0,2,1,4 的顺序读取刚刚创建的用户数据文件。
code
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
typedef struct record {
int uid;
char login[8];
}record;
int step[]={3, 0, 2, 1, 4};
void readrec(int, int, record *);
int main(int argc, char *argv[]) {
int i, fd;
record rec;
if ((fd=open("datafile", O_RDONLY)) < 0) {
perror("datafile");
return 1;
}
for (i=0; i<5; i++) {
readrec(fd, step[i], &rec);
printf("%d\t%s\n", rec.uid, rec.login);
}
close(fd);
return 0;
}
void readrec(int fd, int i, record *rec) {
lseek(fd, (long)i*sizeof(record), L_SET);
read(fd, rec, sizeof(record));
}重复文件描述符
我们偶尔需要超过一个文件描述符来指向同一个文件。这在另起新的进程时很常见。要生成一个和原来的 fd 指向同一个文件的新文件描述符，可以调用 fd2=dup(fd)。fd2 会和 fd 指向同一个文件并拥有相同的偏移量。如果调用失败，则返回 -1。
另一种调用方式允许程序员选择哪个文件描述符。例如，假设标准输入应该被连接到一个被fd引用的硬盘文件（这在 shell 中用 < 来处理重定向），我们可以调用 dup2(fd, 0)。这将会使文件描述符 0 关闭如果它正在被使用，然后连接到 fd 指向的文件。
一个在 UNIX 源代码中很常见的代码块看起来像这样：
close(0);
dup(fd);这里 dup 的返回值被忽略了。实际上，这里依赖了 UNIX 系统的特性，最小的可用文件描述符总是最新被分配。
将文件描述符转化为文件指针
fdopen 接收两个参数：一个文件描述符指向一个文件，一个字符串表明文件描述符被怎样使用。第二个参数和 fopen 一样。fdopen 返回一个文件指针，它的流和我文件描述符指向同一个文件，当失败时返回 NULL。
