Go语言核心36讲（Go语言实战与应用二十二）学习笔记

　　44使用os包中的API（上）
　　我们今天要讲的是os代码包中的API。这个代码包可以让我们拥有操控计算机操作系统的能力。前导内容：os包中的API
　　这个代码包提供的都是平台不相关的API。那么说，什么叫平台不相关的API呢？
　　它的意思是：这些API基于（或者说抽象自）操作系统，为我们使用操作系统的功能提供高层次的支持，但是，它们并不依赖于具体的操作系统。
　　不论是Linux、macOS、Windows，还是FreeBSD、OpenBSD、Plan9，os代码包都可以为之提供统一的使用接口。这使得我们可以用同样的方式，来操纵不同的操作系统，并得到相似的结果。
　　os包中的API主要可以帮助我们使用操作系统中的文件系统、权限系统、环境变量、系统进程以及系统信号。
　　其中，操纵文件系统的API最为丰富。我们不但可以利用这些API创建和删除文件以及目录，还可以获取到它们的各种信息、修改它们的内容、改变它们的访问权限，等等。
　　说到这里，就不得不提及一个非常常用的数据类型：os。File。
　　从字面上来看，os。File类型代表了操作系统中的文件。但实际上，它可以代表的远不止于此。或许你已经知道，对于类Unix的操作系统（包括Linux、macOS、FreeBSD等），其中的一切都可以被看做是文件。
　　除了文本文件、二进制文件、压缩文件、目录这些常见的形式之外，还有符号链接、各种物理设备（包括内置或外接的面向块或者字符的设备）、命名管道，以及套接字（也就是socket），等等。
　　因此，可以说，我们能够利用os。File类型操纵的东西太多了。不过，为了聚焦于os。File本身，同时也为了让本文讲述的内容更加通用，我们在这里主要把os。File类型应用于常规的文件。
　　下面这个问题，就是以os。File类型代表的最基本内容入手。我们今天的问题是：os。File类型都实现了哪些io包中的接口？
　　这道题的典型回答是这样的。
　　os。File类型拥有的都是指针方法，所以除了空接口之外，它本身没有实现任何接口。而它的指针类型则实现了很多io代码包中的接口。
　　首先，对于io包中最核心的3个简单接口io。Reader、io。Writer和io。Closer，os。File类型都实现了它们。
　　其次，该类型还实现了另外的3个简单接口，即：io。ReaderAt、io。Seeker和io。WriterAt。
　　正是因为os。File类型实现了这些简单接口，所以它也顺便实现了io包的9个扩展接口中的7个。
　　然而，由于它并没有实现简单接口io。ByteReader和io。RuneReader，所以它没有实现分别作为这两者的扩展接口的io。ByteScanner和io。RuneScanner。
　　总之，os。File类型及其指针类型的值，不但可以通过各种方式读取和写入某个文件中的内容，还可以寻找并设定下一次读取或写入时的起始索引位置，另外还可以随时对文件进行关闭。
　　但是，它们并不能专门地读取文件中的下一个字节，或者下一个Unicode字符，也不能进行任何的读回退操作。
　　不过，单独读取下一个字节或字符的功能也可以通过其他方式来实现，比如，调用它的Read方法并传入适当的参数值就可以做到这一点。问题解析
　　这个问题其实在间接地问os。File类型能够以何种方式操作文件？我在前面的典型回答中也给出了简要的答案。
　　在我进一步地说明一些细节之前，我们先来看看，怎样才能获得一个os。File类型的指针值（以下简称File值）。
　　在os包中，有这样几个函数，即：Create、NewFile、Open和OpenFile。
　　os。Create函数用于根据给定的路径创建一个新的文件。它会返回一个File值和一个错误值。我们可以在该函数返回的File值之上，对相应的文件进行读操作和写操作。
　　不但如此，我们使用这个函数创建的文件，对于操作系统中的所有用户来说，都是可以读和写的。
　　换句话说，一旦这样的文件被创建出来，任何能够登录其所属的操作系统的用户，都可以在任意时刻读取该文件中的内容，或者向该文件写入内容。
　　注意，如果在我们给予os。Create函数的路径之上，已经存在了一个文件，那么该函数会先清空现有文件中的全部内容，然后再把它作为第一个结果值返回。
　　另外，os。Create函数是有可能返回非nil的错误值的。比如，如果我们给定的路径上的某一级父目录并不存在，那么该函数就会返回一个os。PathError类型的错误值，以表示不存在的文件或目录。
　　再来看os。NewFile函数。该函数在被调用的时候，需要接受一个代表文件描述符的、uintptr类型的值，以及一个用于表示文件名的字符串值。
　　如果我们给定的文件描述符并不是有效的，那么这个函数将会返回nil，否则，它将会返回一个代表了相应文件的File值。
　　注意，不要被这个函数的名称误导了，它的功能并不是创建一个新的文件，而是依据一个已经存在的文件的描述符，来新建一个包装了该文件的File值。
　　例如，我们可以像这样拿到一个包装了标准错误输出的File值：file3：os。NewFile（uintptr（syscall。Stderr），devstderr）
　　然后，通过这个File值向标准错误输出上写入一些内容：iffile3！nil｛deferfile3。Close（）file3。WriteString（TheGolanguageprogramwritesthecontentsintostderr。）｝
　　os。Open函数会打开一个文件并返回包装了该文件的File值。然而，该函数只能以只读模式打开文件。换句话说，我们只能从该函数返回的File值中读取内容，而不能向它写入任何内容。
　　如果我们调用了这个File值的任何一个写入方法，那么都将会得到一个表示了坏的文件描述符的错误值。实际上，我们刚刚说的只读模式，正是应用在File值所持有的文件描述符之上的。
　　所谓的文件描述符，是由通常很小的非负整数代表的。它一般会由IO相关的系统调用返回，并作为某个文件的一个标识存在。
　　从操作系统的层面看，针对任何文件的IO操作都需要用到这个文件描述符。只不过，Go语言中的一些数据类型，为我们隐匿掉了这个描述符，如此一来我们就无需时刻关注和辨别它了（就像os。File类型这样）。
　　实际上，我们在调用前文所述的os。Create函数、os。Open函数以及将会提到的os。OpenFile函数的时候，它们都会执行同一个系统调用，并且在成功之后得到这样一个文件描述符。这个文件描述符将会被储存在它们返回的File值中。
　　os。File类型有一个指针方法，名叫Fd。它在被调用之后将会返回一个uintptr类型的值。这个值就代表了当前的File值所持有的那个文件描述符。
　　不过，在os包中，除了NewFile函数需要用到它，它也没有什么别的用武之地了。所以，如果你操作的只是常规的文件或者目录，那么就无需特别地在意它了。
　　最后，再说一下os。OpenFile函数。这个函数其实是os。Create函数和os。Open函数的底层支持，它最为灵活。
　　这个函数有3个参数，分别名为name、flag和perm。其中的name指代的就是文件的路径。而flag参数指的则是需要施加在文件描述符之上的模式，我在前面提到的只读模式就是这里的一个可选项。
　　在Go语言中，这个只读模式由常量os。ORDONLY代表，它是int类型的。当然了，这里除了只读模式之外，还有几个别的模式可选，我们稍后再细说。
　　os。OpenFile函数的参数perm代表的也是模式，它的类型是os。FileMode，此类型是一个基于uint32类型的再定义类型。
　　为了加以区别，我们把参数flag指代的模式叫做操作模式，而把参数perm指代的模式叫做权限模式。可以这么说，操作模式限定了操作文件的方式，而权限模式则可以控制文件的访问权限。关于权限模式的更多细节我们将在后面讨论。
　　（获得os。File类型的指针值的几种方式）
　　到这里，你需要记住的是，通过os。File类型的值，我们不但可以对文件进行读取、写入、关闭等操作，还可以设定下一次读取或写入时的起始索引位置。
　　此外，os包中还有用于创建全新文件的Create函数，用于包装现存文件的NewFile函数，以及可被用来打开已存在的文件的Open函数和OpenFile函数。packagemainimport（bytesfmtioospathfilepathreflectsyscall）ioTypes代表了io代码包中的所有接口的反射类型。varioTypes〔〕reflect。Type｛reflect。TypeOf（（io。Reader）（nil））。Elem（），reflect。TypeOf（（io。Writer）（nil））。Elem（），reflect。TypeOf（（io。Closer）（nil））。Elem（），reflect。TypeOf（（io。ByteReader）（nil））。Elem（），reflect。TypeOf（（io。RuneReader）（nil））。Elem（），reflect。TypeOf（（io。ReaderAt）（nil））。Elem（），reflect。TypeOf（（io。Seeker）（nil））。Elem（），reflect。TypeOf（（io。WriterTo）（nil））。Elem（），reflect。TypeOf（（io。ByteWriter）（nil））。Elem（），reflect。TypeOf（（io。WriterAt）（nil））。Elem（），reflect。TypeOf（（io。ReaderFrom）（nil））。Elem（），reflect。TypeOf（（io。ByteScanner）（nil））。Elem（），reflect。TypeOf（（io。RuneScanner）（nil））。Elem（），reflect。TypeOf（（io。ReadSeeker）（nil））。Elem（），reflect。TypeOf（（io。ReadCloser）（nil））。Elem（），reflect。TypeOf（（io。WriteCloser）（nil））。Elem（），reflect。TypeOf（（io。WriteSeeker）（nil））。Elem（），reflect。TypeOf（（io。ReadWriter）（nil））。Elem（），reflect。TypeOf（（io。ReadWriteSeeker）（nil））。Elem（），reflect。TypeOf（（io。ReadWriteCloser）（nil））。Elem（），｝funcmain（）｛示例1。file1：（os。File）（nil）fileType：reflect。TypeOf（file1）varbufbytes。Bufferfmt。Fprintf（buf，TypeTimplements，file1）for，t：rangeioTypes｛iffileType。Implements（t）｛buf。WriteString（t。String（））buf。WriteByte（，）buf。WriteByte（）｝｝output：buf。Bytes（）output〔len（output）2〕。fmt。Printf（s，output）示例2。fileName1：something1。txtfilePath1：filepath。Join（os。TempDir（），fileName1）varpaths〔〕stringpathsappend（paths，filePath1）dir，：os。Getwd（）pathsappend（paths，filepath。Join（dir〔：len（dir）1〕，fileName1））for，path：rangepaths｛fmt。Printf（Createafilewithpaths。。。，path），err：os。Create（path）iferr！nil｛varunderlyingErrstringif，ok：err。（os。PathError）；ok｛underlyingErr（patherror）｝fmt。Printf（error：vs，err，underlyingErr）continue｝fmt。Println（Thefilehasbeencreated。）｝fmt。Println（）示例3。fmt。Println（Newafileassociatedwithstderr。。。）file3：os。NewFile（uintptr（syscall。Stderr），devstderr）iffile3！nil｛file3。WriteString（TheGolanguageprogramwritessomethingtostderr。）｝fmt。Println（）示例4。fmt。Printf（Openafilewithpaths。。。，filePath1）file4，err：os。Open（filePath1）iferr！nil｛fmt。Printf（error：v，err）return｝fmt。Println（Writesomethingtothefile。。。），errfile4。WriteString（something）varunderlyingErrstringif，ok：err。（os。PathError）；ok｛underlyingErr（patherror）｝fmt。Printf（error：vs，err，underlyingErr）fmt。Println（）示例5。fmt。Printf（Openafilewithpaths。。。，filePath1）file5a，err：os。Open（filePath1）iferr！nil｛fmt。Printf（error：v，err）return｝fmt。Printf（Isthereonlyonefiledescriptorforthesamefileinthesameprocess？v，file5a。Fd（）file4。Fd（））file5b：os。NewFile（file5a。Fd（），filePath1）fmt。Printf（Canthesamefiledescriptorrepresentthesamefile？v，file5b。Name（）file5a。Name（））fmt。Println（）示例6。fmt。Printf（Reuseafileonpaths。。。，filePath1）file6，err：os。OpenFile（filePath1，os。OWRONLYos。OTRUNC，0666）iferr！nil｛fmt。Printf（error：v，err）return｝contents：somethingfmt。Printf（Writeqtothefile。。。，contents）n，err：file6。WriteString（contents）iferr！nil｛fmt。Printf（error：v，err）｝else｛fmt。Printf（Thenumberofbyteswrittenisd。，n）｝｝总结
　　我们今天讲的是os代码包以及其中的程序实体。我们首先讨论了os包存在的意义，和它的主要用途。代码包中所包含的API，都是对操作系统的某方面功能的高层次抽象，这使得我们可以通过它以统一的方式，操纵不同的操作系统，并得到相似的结果。
　　在这个代码包中，操纵文件系统的API最为丰富，最有代表性的就是数据类型os。File。os。File类型不但可以代表操作系统中的文件，还可以代表很多其他的东西。尤其是在类Unix的操作系统中，它几乎可以代表一切可以操纵的软件和硬件。笔记源码
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