# 第 10 章：系统级 I/O {% hint style="info" %} ## 第三部分：程序间的交互和通信 我们学习计算机系统到现在，一直假设程序是独立运行的，只包含最小限度的输入和输出。然而，在现实世界里，应用程序利用操作系统提供的服务来与 I/O 设备及其他程序通信。 本书的这一部分将使你了解 Unix 操作系统提供的基本 I/O 服务，以及如何用这些服务来构造应用程序，例如 Web 客户端和服务器，它们是通过 Internet 彼此通信的。你将学习编写诸如 Web 服务器这样的可以同时为多个客户端提供服务的并发程序。编写并发应用程序还能使程序在现代多核处理器上执行得更快。当学完了这个部分，你将逐渐变成一个很牛的程序员，对计算机系统以及它们对程序的影响有很成熟的理解。 {% endhint %} 输入/输出（I/O）是在主存和外部设备（例如磁盘驱动器、终端和网络）之间复制数据的过程。输入操作是从 I/O 设备复制数据到主存，而输出操作是从主存复制数据到 I/O 设备。 所有语言的运行时系统都提供执行 I/O 的较高级别的工具。例如，ANSIC 提供标准 I/O 库，包含像 printf 和 scanf 这样执行带缓冲区的 I/O 函数。C++ 语言用它的重载操作符 <<（输入）和 >>（输出）提供了类似的功能。在 Linux 系统中，是通过使用由内核提供的系统级 Unix I/O 函数来实现这些较高级别的 I/O 函数的。大多数时候，高级别 I/O 函数工作良好，没有必要直接使用 Unix I/O。那么为什么还要麻烦地学习 Unix I/O 呢？ * **了解 Unix I/O 将帮助你理解其他的系统概念。**I/O 是系统操作不可或缺的一部分，因此，我们经常遇到 I/O 和其他系统概念之间的循环依赖。例如，I/O 在进程的创建和执行中扮演着关键的角色。反过来，进程创建又在不同进程间的文件共享中扮演着关键角色。因此，要真正理解 I/O，你必须理解进程，反之亦然。在对存储器层次结构、链接和加载、进程以及虚拟内存的讨论中，我们已经接触了 I/O 的某些方面。既然你对这些概念有了比较好的理解，我们就能闭合这个循环，更加深入地研究 I/O。 * **有时你除了使用 Unix I/O 以外别无选择。**在某些重要的情况中，使用高级 I/O 函数不太可能，或者不太合适。例如，标准 I/O 库没有提供读取文件元数据的方式，例如文件大小或文件创建时间。另外，I/O 库还存在一些问题，使得用它来进行网络编程非常冒险。 这一章介绍 Unix I/O 和标准 I/O 的一般概念，并且向你展示在 C 程序中如何可靠地使用它们。除了作为一般性的介绍之外，这一章还为我们随后学习网络编程和并发性奠定坚实的基础。 --- # Agent Instructions: Querying This Documentation If you need additional information that is not directly available in this page, you can query the documentation dynamically by asking a question. Perform an HTTP GET request on the current page URL with the `ask` query parameter: ``` GET https://hansimov.gitbook.io/csapp/part3/ch10-system-level-io.md?ask= ``` The question should be specific, self-contained, and written in natural language. The response will contain a direct answer to the question and relevant excerpts and sources from the documentation. Use this mechanism when the answer is not explicitly present in the current page, you need clarification or additional context, or you want to retrieve related documentation sections.