网络知识总结---（五）高级I/O函数

与网络编程相关的I/O函数大概可以分三类：

• 用于创建文件描述符的函数：包括 pipe、dup/dup2
• 用于读写数据的函数：包括 readv/writev、sendfile、mmap/munmap、splice 和 tee
• 用于控制I/O行为和属性的函数：包括 fcntl 函数

pipe函数

pipe 函数用于创建一个管道，以实现进程间通信。

#include
int pipe(int fd[2]);

参数是一个包含两个 int 型整数的数组指针。
成功：返回 0 ，并将一对打开的文件描述符值传入数组中。
失败：返回 -1，并设置errno。

通过 pipe 函数创建的两个文件描述符 fd[0] 和 fd[1] 分别构成管道的两端。fd[0] 用于从管道中读出，fd[1] 用于向管道中写入。如果要实现双向通信，就需要使用两个管道。默认情况下，这一对文件描述符都是阻塞的。

管道内部传输的数据时字节流，管道容量的大小默认是 65535 字节，可以使用 fcntl 函数修改管道容量。

dup函数和dup2函数

重定向，例如将标准输入重定向到一个文件，或者把标准输出重定向到一个网络连接（比如 CGI 编程）。

/include
int dup(int file_descriptor);
int dup2(int file_descriptor_one, int file_descriptor_two);

dup函数：创建一个新的文件描述符，新的文件描述符和原来的 file_descriptor 指向同一个文件、管道或网络连接。并且 dup返回的文件描述符总是取系统当前可用的最小整数值。
dup2函数：返回第一个不小于 file_descriptor 的第一个整数。

sendfile

sendfile 函数：在两个文件描述符之间直接传递数据（完全在内核中操作），从而避免了从内核缓冲区和用户缓冲区之间的数据拷贝，效率高，被称为零拷贝。

#include
ssize_t sendfile(int out_fd, int in_fd, off_t* offset, size_t count);

sffset：指定从哪个位置开始读，为空则默认起始位置。
count：读多少字节。
注意：in_df 必须指向真实的文件，不能是管道 和 socket ，out_fd 必须是一个 socket 。可见 sendfile 是专门为网络传输而设计的。

mmap函数和munmap

mmap 函数：用于申请一段内存空间，可以将这段内存作为进程间通信的共享内存，也可以将文件直接映射到其中。
munmap 函数：释放由 mmap 函数创建的内存空间。

#include
void* mmap(void* start, size_t length, int prot, int flags, int fd, sff_t offset);
int munmap(void* start, size_t length);

start：这段内存的起始地址。设置为 NULL ，系统自动分配地址。
legth：内存段的长度。
prot：设置内存段的访问权限。可以取以下的按位或：RROT_READ，内存段可读。RROT_WRITE，内存段可写。RROT_EXEC，内存段可执行。RROT_NONE，内存段不能被访问。
flags：控制内存段内容被修改后程序的行为。
fd：被映射文件对应的文件描述符。
mmap->成功：返回目标内存区域指针。 失败：返回MAP_FAILED（（void*）-1）并设置 errno 。
munmap->成功：返回 0 。 失败：返回 -1 并设置 errno 。

fcntl函数

fcntl 函数：（file control）提供了对文件描述符的各种控制操作。

#include
int fcntl(int fd, int cmd,...);

cmd参数：指定执行何种类型的操作，根据类型的不同，可能会有第三个参数 arg 。

在网络编程中，fcntl 函数通常用来将一个文件描述符设置为非阻塞的。