15 - Entrada/Saída

Trabalhando com arquivos

Nesta seção trabalharemos com as chamadas open, close, read e write.

Exercise

Leia o código do arquivo exemplo_io1.c. O quê ele faz?

Resposta

Lê os 5 primeiros caracteres de um arquivo. O arquivo lido é passado via terminal.

Vamos agora usar o comando man para ver a documentação das chamadas de sistema do Linux. Digite no terminal man read. A tela mostrada contém a documentação da função read, incluindo sua assinatura e quais cabeçalhos devem ser incluídos para que ela possa ser usada.

$ man read

Exercise

Usando como apoio a documentação aberta pelo comando man, como saber que um arquivo foi lido até o fim?

Dica: a seção RETURN VALUE pode te ajudar.

Resposta

A função read retorna o número de caracteres efetivamente lidos. Ela retorna 0 quando o arquivo acabou. A função só retorna quando os caracteres forem lidos, então ela pode bloquear o programa.

Tip

Para acelerar suas buscas no man você pode ativar a busca pressionando /. Aí basta digitar o termo procurado. Para avançar para as próximas ocorrências de um termo basta apertar / + Enter.

Example

Baseado em sua resposta acima, modifique exemplo_io1.c para que ele mostre o todo o conteúdo do arquivo.

Vamos agora trabalhar com a chamada write. Um exemplo de seu uso está mostrado no arquivo exemplo_io2.c.

Exercise

Abra o arquivo exemplo_io2.c e explique abaixo como usar write. Se ficar em dúvida use o manual (man write).

Resposta

write recebe o identificador do arquivo, um endereço de memória e o número de bytes que devem ser copiados deste endereço para o arquivo.

$ man write

Example

Em um novo arquivo copy_file.c, crie um programa copy_file que recebe dois nomes de arquivos como argumentos no terminal e copia o conteúdo do primeiro para o segundo. Ou seja, você deverá

1. abrir ambos arquivos (cada um terá seu próprio file descriptor)
2. enquanto não chegar ao final do primeiro arquivo
   1. ler do primeiro para um buffer
   2. escrever este buffer no segundo
3. fecha os dois arquivos

Validando

Após compilar, teste sua solução com um arquivo qualquer e utilize diff ou cmp para comparar os arquivos.

$ ./copy_file arquivo_origem.txt arquivo_destino.txt
$ diff arquivo_origem.txt arquivo_destino.txt
$ cmp arquivo_origem.txt arquivo_destino.txt

Extra

Estes exercícios não terão correção durante a aula e devem ser checados no atendimento. Faça-os se você já acabou os anteriores e a correção/discussão ainda não começou.

Até agora trabalhamos com um buffer com somente um caractere. Isso facilita a programação, mas deixa nosso código muito lento.

Example

Modifique o copy_file para usar um buffer de 100 caracteres. Meça o tempo de execução para a cópia de um arquivo grande (~100Mb) usando o comando time. Não se esqueça de verificar que os resultados ficaram iguais com o comando diff.

O comando time tem como saída três informações sobre o processo executado:

• Tempo Real (real): O tempo que real que levou para executar o comando, do início ao fim.
• Tempo do usuário (user): O tempo que a CPU gastou na tarefa em si.
• Tempo do sistema (sys): O tempo que a CPU gastou em tarefas de nível de sistema relacionadas ao comando.

Tip

Para saber mais como o time ou diff funcionam use o comando man conforme abaixo.

$ man time
$ man diff

Tip

Você pode utilizar o comando dd para gerar um arquivo aleatório de tamanho arbitrário. Por exemplo, para gerar um arquivo de 100MB, podemos fazer:

$ dd if=/dev/urandom of=ex.bin bs=1M count=100 iflag=fullblock

Exercise

Você consegue explicar a diferença de desempenho entre as duas versões?

Resposta

Ter disponível o buffer aumentado faz com que o programa tenha que acessar menos vezes a fila de IO, provendo ganho de performance.

Permissões e posse de arquivos

No exemplo_io2.c passamos algumas opções extras para poder criar o arquivo:

int fd1 = open(arq1, O_WRONLY | O_CREAT, 0700);

A flag O_CREAT é usada para indicar que o arquivo deve ser criado caso ele não exista. O número 0700 representa os bits de acesso visto na expositiva. Cada dígito contém 3 dígitos que representam as seguintes permissões

• 4 - permissão de leitura
• 2 - permissão de escrita
• 1 - permissão de execução

O primeiro dígito contém as permissões do usuário dono do arquivo. O segundo dígito contém as permissões do grupo dono do arquivo. Usuários que pertencem a este grupo possuem estas permissões. O terceiro dígito lista as permissões para todos os outros usuários.

Exercise

Use ls -l na pasta do arquivo criado por copy_file (ou por exemplo_io2). Onde é possível obter as informações de permissões do arquivo? Qual o usuário e grupo donos do arquivo? As permissões passadas para o open foram corretamente colocadas no arquivo?

Resposta

A primeira coluna contém as permissões na ordem leitura (r), escrita (w) e execução (x) para o dono do arquivo, o grupo principal do arquivo e todos os usuários. É usado o caractere - para as permissões não concedidas. A segunda coluna mostra o usuário dono do arquivo. A terceira mostra o grupo dono do arquivo.

Exercise

Quais permissões são garantidas pela máscara 640? É uma boa ideia usá-la?

Resposta

Leitura e escrita para o dono, leitura para o grupo e nenhuma permissão para outros usuários. Ela é interessante pois permite edição somente pelo dono, mas permite leitura para alguns usuários que o dono confia. Porém, não permite que qualquer usuário leia nem escreva no arquivo.

Exercise

Qual máscara usaria se quisesse que um arquivo possa ser modificado somente por seu dono, mas possa ser executado por qualquer usuário do sistema (incluindo o dono do arquivo)? Justifique.

Resposta

755

Exercise

Rode o comando copy_file usando sudo. Use ls -l para listar as informações do arquivo. Escreva abaixo quem é seu dono e suas permissões de acesso.

Resposta

Confira no output do ls -l. Se ainda restar dúvida, confira com o professor

Example

Use os comandos chown para mudar o dono do arquivo para seu usuário e chmod para deixar suas permissões como leitura e escrita para você e somente leitura para o restante.

Dica: não sabe como usar os comandos acima? Use man.

$ man chown

Extra

Estes exercícios trabalham com o conceito de posse de arquivos e de sobrescrita de arquivos já existentes.

Exercise

Tente usar copy_file usando como fonte algum arquivo que você não possui acesso de leitura (você pode criá-lo e depois usar chmod para editar os acessos). O quê ocorre? Você consegue explicar este comportamento?

Resposta

Confira com o professor

Example

Conserte o erro ocorrido acima checando a saída de open. Consulte o manual caso necessário. Não se esqueça de fazê-lo para o arquivo fonte e destino.

Exercise

Vamos realizar um experimento neste exercício:

1. Crie um arquivo com 100 caracteres a e chame-o de 100a;
2. Crie um arquivo com 3 caracteres b e chame-o de 3b;
3. Use copy_file para copiar 3b em cima de 100a;
4. Mostre o conteúdo do arquivo sobrescrito 100a.

Você consegue explicar o que ocorreu? Se sim, busque no manual uma flag que, ao ser passada para o open, evita que isto ocorra.

Resposta

Confira com o professor

Example

O copy_file sobrescreve arquivos sem dó. Use o manual para encontrar a flag que faz open falhar caso o arquivo de destino já exista e conserte seu programa para perguntar se o usuário deseja sobrescrever o arquivo. Note que isto conflita com seu exercício 6. Entenda como usar errno para que você consiga diferenciar os dois tipos de erros.