目录

一. 系统调用

1.1 什么是系统调用

二. open/close函数

2.1 open函数

2.2 close函数

2.3 open函数常见的三种错误

三. read/write函数

3.1 read函数

3.2 write函数

3.3 使用read与write实现命令cp

四.系统调用与库函数的比较

4.1 使用fputc与fgetc实现cp命令

4.2 预读入缓输出机制

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一. 系统调用

1.1 什么是系统调用

是由操作系统实现并提供外部应用程序的编程接口(Application Programming Interface，API)。是应用程序同系统之间数据交互的桥梁。

系统调用(内核提供的函数)       

操作系统的本质的程序，代码，而操作系统的核心程序叫内核

只有系统调用才能进入内核空间！！！

例如：“hello”如何打印在屏幕上

实际上：其实write函数并不是真正的系统调用，而只是sys_write做了一层浅封装，sys_write才是真正的系统调用，write可以称其为系统函数。

二. open/close函数

2.1 open函数

函数原型：

描述：函数会打开由路径名指定的文件，若文件不存在，在某些情况下会创建文件。

返回值：成功返回一个文件描述符

              失败返回-1并且设置errno

参数flags：这些宏在头文件<fcntl.h>中

O_RDONLY	只读
O_WRONLY	只写
O_RDWR	读写
O_APPEND	追加
O_CREAT	不存在则创建
O_EXCL	是否存在
O_TRUNC	截断(有数据则清空)
O_NONBLOCK	非阻塞

参数mode：(是一个八进制数)创建文件时，指定文件的访问权限。权限受umask的影响。结论是：

文件权限=mode & ~umask

umask是0002(一个八进制数)

eg：

可得mode取0644，文件权限是：rw- r-- r--

                取0664，文件权限是：rw- rw- ---

2.2 close函数

函数原型：

描述：关闭打开的一个文件描述符

返回值：成功返回0        失败返回-1并且设置error

2.3 open函数常见的三种错误

1、打开的文件不存在

2、以写的方式打开只读文件

3、以只写的方式打开目录

三. read/write函数

3.1 read函数

函数原型：

描述：从文件描述符fd中读取count字节的数据到缓冲区buf中。

返回值：成功：返回读取的字节数      0：表示读到结尾

               失败：返回-1并且设置error。(注意：还有另一种情况：返回-1且error是EAGAIN或EWOULDBLOCK，说明不是read失败，而是以非阻塞的方式读一个设备/网络文件，且文件里面无数据，这个需要另行判断！)

3.2 write函数

函数原型：

描述：从缓冲区buf中最多读取count字节的数据并且写入文件描述符fd中

返回值：成功：返回写入的字节数       0：表示没东西可写

               失败：返回-1并且设置error。

3.3 使用read与write实现命令cp

四.系统调用与库函数的比较

4.1 使用fputc与fgetc实现cp命令

这里使用命令strace来跟踪一个程序执行时所使用的系统调用：

这里可以看到虽然fgetc与fputc函数是一字节进行操作，但是所使用的系统调用确实以4096字节为单位进行操作。

再看看read与write这两个系统调用(为了与fgetc和fputc一致，将BUFSIZE设置为1)

这里可以看到read与write这两个系统调用是1字节进行操作的。

4.2 预读入缓输出机制

1、read与write

只有系统调用才能进入到内核空间。

从用户空间进入内核空间的时间消耗很大。

当在程序中将buf的大小设置为1时，read与write频繁的在用户区与内核区切换，故很慢。

故read、write这两个函数常被称为Unbuffered IO，无用户级缓冲区。

预读入与缓输出机制：从内核到磁盘之间的数据交互是一个物理操作，速度很慢，频繁操作会导致速度下降，图中红色的缓冲区是一个系统级缓存(大小一般是4096字节)，当满时，一次性的写入磁盘，或者一次性从磁盘读出，避免了频繁的物理操作。

fputc与fgetc函数：

fputc与fgetc这两个库函数有一个自己的缓冲区(图中蓝色，默认4096大小)，当使用这两个函数进行读写时，先读写到这个默认的缓冲区，满了之后一次性刷新，写入内核区，避免了在用户区与内核去之间频繁的切换，节省了时间。