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0723------Linux基础----------文件 IO 之 read 和 write （readn 、writen、readline）
1. readn 和 writen
1.1 基础巩固： read 和 write 函数的返回值
1.1.1 read 函数原型为：ssize_t read(int fd, void* buf, size_t count); （这里的 void *在标准 C 中表示通用指针即任意类型的指针都可以对它赋值，ssize_t 是有符号整数）它的返回值如下：
a）成功返回读取的字节数，这里可能等于 count 或者小于 count （当 count > 文件 size 的时候，返回实际读到的字节数）；
b）刚开始读就遇到EOF 则返回 0；
c）读取失败返回 -1， 并设置相应的 errno。
1.1.2 write 函数的原型为：ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count); 它的返回值如下：
a）成功返回写入的字节数，这里同上；
b）写入失败返回 -1，并设置相应的 errno；
c）当返回值为0 时，表示什么也没有写进去，这种情况在socket编程中出现可能是因为连接已关闭，在写磁盘文件的时候一般不会出现。
1.2 为什么要封装一个readn 函数和 writen 函数，现有的read 函数和 write 含有有什么缺陷？
这个是因为在调用read（或 write）函数的时候，读（写）一次的返回值可能不是我们想到读的字节数（即read函数中的 count 参数），这经常在读取管道，或者网络数去时出现。
1.3 readn 函数 和 writen 函数
1.3.1 readn保证在没有遇到EOF的情况下，一定可以读取n个字节。它的返回值有三种：
a） >0，表示成功读取的字节数，如果小于n，说明中间遇到了EOF；
b）==0 表示一开始读取就遇到EOF；
c） -1 表示错误（这里的errno绝对不是EINTR）。
1.3.2 writen函数保证一定写满n个字节，返回值：
a）n 表示写入成功n个字节
b）-1 写入失败（这里也没有EINTR错误）
1.3.3 源码如下，举例说明，当在while循环中调用readn(fd, buf, 20)去读取一个大小为55字节的文件时，会调用 4 次该readn函数
a）第一次 返回 20；
b）第二次 返回 20；
c）第三次 返回 15（这里在readn函数内部会调用2次read函数，第一次只能读15字节，因为到EOF了，此时还差5字节，再读的的时候read直接返回0）；
d）第四次 返回 0 ， 表示文件读完，跳出 while ，不会在进入 while 内部。
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h>#include <errno.h>#define ERR_EXIT(m) do { perror(m); exit(EXIT_FAILURE); }while(0)/* * readn 和 wirten 函数 */ssize_t readn(int fd, void *buf, int n);ssize_t writen(int fd, void *buf, int n);/* * 这里 readn 函数成功返回读取的字节数 * 如果字节数小于n 一定是遇到了 EOF * 出错返回 -1 这里的错误一定不包含 EINTR * 一开始就遇到EOF 返回0 */ssize_t readn(int fd, void *buf, int n){ size_t nleft = n; //还需要读取的字节数 char *bufptr = buf; //指向read函数当前存放数据的位置 ssize_t nread; while(nleft > 0){ if((nread = read(fd, bufptr, n)) < 0){ if(errno == EINTR){ //遇到中断 continue; } else // 其他错误 return -1; } else if(nread == 0){ // 遇到EOF break; } nleft -= nread; bufptr += nread; } return (n - nleft);}/* * 这里的 writen 必须写满 n 个字节 * 少于 n 就属于错误 * 返回 n 或者 -1 */ssize_t writen(int fd, void *buf, int n){ size_t nleft = n; char *bufptr = buf; ssize_t nwrite; while(nleft > 0){ if((nwrite = write(fd, bufptr, n)) <= 0){ if(errno == EINTR) nwrite = 0; else return -1; } nleft -= nwrite; bufptr += nwrite; } return n; // 注意这里必须是 n 因为这里保证了 n 字节都被写入}int main(int argc, const char *argv[]){ char buf[20] = {0}; int fd = open("test.txt", O_RDONLY); if(fd == -1){ ERR_EXIT("open"); } int ret; while(printf("-----call readn----\n"), (ret = readn(fd, buf, 20)) > 0){ writen(STDOUT_FILENO, buf, ret); } close(fd); return 0;} 
2. readline 函数
2.1 readline函数：ssize_t readline(int fd, void *usrbuf, size_t maxlen)，它的返回值：
a）错误返回-1，不包括EINTR；
b）取过程中碰到\n；
c）没有碰到\n，而是读满maxlen-1个字节。
2.2 源码。
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h>#include <errno.h>#define ERR_EXIT(m) do { perror(m); exit(EXIT_FAILURE); }while(0)/* * 用 read 实现 readline 函数 每次读取一个字节 判断是不是 \n * */ssize_t readline(int fd, void *usrbuf, size_t maxlen){ char *bufptr = usrbuf; char c; size_t nleft = maxlen - 1; // 为\0 预留一个位置 int nread; while(nleft > 0){ if((nread = read(fd, &c, 1)) < 0){ if(errno == EINTR){ continue; } else return -1; } else if(nread == 0){ //EOF break; } *bufptr++ = c; nleft --; if(c == ‘\n‘){ //遇到 \n 就结束 break; } } *bufptr = ‘\0‘; return (maxlen - 1 - nleft);}int main(int argc, const char *argv[]){ int fd = open("test.txt", O_RDONLY); if(fd == -1){ ERR_EXIT("open"); } char buf[1024] = {0}; int ret; while((ret = readline(fd, buf, 1000)) > 0){ printf("ret = %d\nbuf = %s",ret, buf); } return 0;} 
2.3 readn、writen、readline属于同一个系列，称为网络编程三大函数。
3. RIO 一个用缓冲区实现的IO系统
3.1 RIO中rio_read函数的编写思想：
a）采用预读取方案，提前把数据读入Buffer;
b）每当用户取数据的时候，从Buffer里面读取，而不是使用系统调用read函数，这样减少了多次使用系统调用的开销。
3.2 rio_read函数的编写原则：必须与系统的 read 函数保持语义一致，这意味着rio_read的返回值有三种情况：
a) -1代表出错，这里不包含EINTR；
b) 0代表EOF，读取结束；
c) >0表示读取的字节数。
3.3 源码实现见。
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h>#include <errno.h>#define ERR_EXIT(m) do { perror(m); exit(EXIT_FAILURE); }while(0)#define BUF_LEN 8192/* * RIO 一个带有缓冲区的IO系统 * 每次读取都从缓冲区中读取 而不是系统调用 * */typedef struct{ int fd_; //要读取的fd size_t nleft_; // 缓冲区剩余可用的数据字节数 char *bufptr_; //指向剩余可用数据的起止地址 char buffer_[BUF_LEN];}Rio_t;void rio_init(Rio_t *rp, int fd);ssize_t rio_read(Rio_t *rp, void *usrbuf, size_t n);ssize_t rio_readn(Rio_t *rp, void *usrbuf, size_t n);ssize_t rio_readline(Rio_t *rp, void *usrbuf, size_t maxline);ssize_t rio_writen(int fd, void *usrbuf, size_t n);void rio_init(Rio_t *rp, int fd){ //初始化一个RIO rp->fd_ = fd; rp->nleft_ = 0; rp->bufptr_ = rp->buffer_;}ssize_t rio_read(Rio_t *rp, void *usrbuf, size_t n){ //将数据预读取入 buffer中 int nread; while(rp->nleft_ == 0){ // 当前缓冲区中没有可用的数据 if((nread = read(rp->fd_, rp->buffer_, sizeof(rp->buffer_))) < 0){ if(errno == EINTR){ continue; } else return -1; } else if(nread == 0){ // EOF return 0; } rp->nleft_ = nread; rp->bufptr_ = rp->buffer_;//重置缓冲区指针 } // 此时缓冲区中已经有数据 int cnt = n; if(rp->nleft_ < n) //缓冲区可提供的字节数小于用户要求的字节数 cnt = rp->nleft_; memcpy(usrbuf, rp->bufptr_, cnt); rp->nleft_ -= cnt; //读取后 可用字节数减少 rp->bufptr_ += cnt; return cnt;}ssize_t rio_readn(Rio_t *rp, void *usrbuf, size_t n){ char *bufptr = usrbuf; size_t nleft = n; size_t nread; while(nleft > 0){ if((nread = rio_read(rp, bufptr, nleft)) == -1){ //neft return -1; } else if(nread == 0){ break; } nleft -= nread; bufptr += nread; } return (n - nleft);}ssize_t rio_readline(Rio_t *rp, void *usrbuf, size_t maxline){ size_t nleft = maxline - 1; char *bufptr = usrbuf; char c; int nread; while(nleft > 0){ if((nread = rio_read(rp, &c, 1)) == -1) return -1; else if(nread == 0){ break; } *bufptr++ = c; nleft --; if(c == ‘\n‘) break; } *bufptr = ‘\0‘; return (maxline - 1 - nleft);}ssize_t rio_writen(int fd, void *usrbuf, size_t n){ char *bufptr = usrbuf; size_t nleft = n; size_t nwrite; while(nleft > 0){ if((nwrite = write(fd, bufptr, n)) < 0){ if(errno == EINTR) continue; else return -1; } nleft -= nwrite; bufptr += nwrite; } return n;}int main(int argc, const char *argv[]){ Rio_t r; int fd = open("test.txt", O_RDONLY); if(fd == -1){ ERR_EXIT("open"); } rio_init(&r, fd); int ret; char buf[50] = {0}; while((ret = rio_readline(&r, buf, 50)) >0){ rio_writen(STDOUT_FILENO, buf, ret); } return 0;}