Linux下的文件I/O编程-工具盒子

|----|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | 导读 | linux下C语言对于文件的操作，我们会经常用到fopen(），fclose()，fwrite(),fread(),fgets()等一系列库函数，基本和是和windows下学习C语言一样的，其实这些库函数就是在linuxx下对系统调用函数的封装，因此这里只介绍系统函数下的文件操作函数。 |

（一）.open()打开文件

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include
int open(const char *pathname, int flags);

参数1：pathname，文件所在路径
参数2：flags，文件权限，相对于程序进程
常见宏为：O_WRONLY,O_RDONLY,O_RDWR,O_EXCL,O_APPEND,O_DUMP
参数3：mode，当创建文件时候使用，一般为umask的值。
返回值：成功返回文件描述符，否则返回-1.
（二）close，关闭一个文件。参数为文件描述符

#include
int close(int fd);

（三）write,向文件中写数据

#include
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

fd: 文件描述符
buf:存储将要写的数据
count: 写入的长度，以字节为单位
返回值：写入成功时，返回写入的字符长度，否则返回-1。
（四）read，读文件中数据

#include
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

fd: 文件描述符
buf:存储将要读入的数据
count: 读出的长度，以字节为单位
返回值：读成功时，返回读出的字符长度，否则返回-1。
例如：
#include
（五）lseek，修改文件偏移量

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

fd: 文件描述符
offset：将要偏移的字节数。
whence：从那开始偏移，宏定义如下：
SEEK_END 文件末尾
SEEK_CUR 当前偏移量位置
SEEK_SET 文件开头位置
注意:当偏移量大于文件长度时，产生空洞，空洞是由所设置的偏移量超过文件尾端，并写了一些数据造成了，其从原文件尾端到新偏移的位置之间即是产生的空洞。空洞不占用磁盘空间，可以使用：

du filename #查看文件所占实际磁盘空间
ls filename #实际文件的大小

例如：

#include
#include
#include
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include
#define BUFF 12
int main()
{
char str1[BUFF] = "jigntikai";
char str2[BUFF] = "wojisuhihawe";
int fd;
if ( (fd = open("a.txt",O_WRONLY|O_CREAT,0744)) =
{
perror("open file fail\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if( write(fd,str1,BUFF) == -1 )
{
perror("write fial fail\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if( lseek(fd,1024,SEEK_END) == -1 )
{
perror("lseek fail\n");
}
write(fd,str2,BUFF);
return 0;
}

（六）access 判断文件是否具有读，写，可执行或者是否存在

#include
int access(const char *pathname, int mode);

pathname：文件名
mode 可以选择以下宏：
F_OK 文件是否存在
R_OK 文件否具有读权限
X_OK 文件否具有可执行权限
W_OK 文件否具有写权限
返回值：满足mode中的参数并且正确执行则返回0 ，否则返回-1。
（七）dup或dup2，创建一个文件描述符，其指向同一个文件表

#include
int dup(int oldfd);

oldfd：原来的文件描述符
newfd:指定新的文件描述符数值，如果该描述已经存在则先将其关闭，若oldfd等于newfd，ze返回newfd,而不关闭。
在此简单介绍一下文件的内核结构：首先计算机系统中有一个进程表，其中的每个进程表项，该表项中有一个打开文件描述符表，该打开的文件描述表中有很多文件描述符表项，每项包括两部分：文件描述符标志与文件指针，其中文件指针指向一个文件表，文件表中存放着文件的状态标志即是否可读是否可写，当前文件的偏移量，还有一个v节点指针，指针v节点指针指向一个v节点表，v节点表主要存放文件的所有者，文件长度，文件的设备以及文件实际数据块在磁盘上的位置等一系列信息。可能这样描不太清楚，下面用一张图来描述：

（八）sync与fsync

（对于以下会主要是针对的内核缓冲）由于io操作会首先将数据放入内核缓冲区，所以在写的时候如果出现系统故障则缓冲区的数据可能会丢失，所以为了防止这种情况发生，以上两个函数使得内核缓冲区的数据立即写入磁盘。

#include
void sync(void);将所有缓冲排入写队列，然后立即返回
int fsync(int fd);将所有缓冲排入写队列，直到该缓冲去的数据写入磁盘后才返回。
int fdatasync(int fd);几乎和fsync函数相同，只是fdatasync(int fd)函数只影响数据部分，而fsync还会同步更新文件的属性。

（九）fcntl函数，该函数可以改变已经发开文件的性质

#include
#include
int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );

fd:文件描述符
cmd 指明该函数执行什么功能
F_DUPFD 赋值文件描述符，功能相当于dup和dup2函数。例如：

dup(fd)等价于
fcntl（fd,F_DUPFD，0）
dup2（oldfd,newfd）等价于
close（newfd）;
fcntl(oldfd,F_DUPFD,newfd);
F_GETFD 的到文件描述符标志，当前之定义一个文件描述符标志，FD_CLOSEEXEC.此时第三个参数被忽视。
F_SETFD 设置文件描述符标志，设置的值是函数的第三个参数，其一般可设置为0表示关闭，1表示打开。
F_SETFL 设置文件状态标志，其值放在函数的第三个参数，和open函数第二个参数的值一样的。
F_GETFL 得到文件状态标志。此时第三个参数被忽视。
arg 可选参数，根据第二个参数填写。
返回值：出错返回-1,否则哈返达到的标志。
例如：

#include
#include
#include
#include
int main(int argc,char * argv[])
{
int fd;
int val=3;
if( (fd = open(argv[1],O_RDWR|O_APPEND)) == -1 )//测试一下是否可以同时检测出文件的读写属性
{
exit(2);
}
if( val = fcntl(fd,F_GETFL,0) == -1 )
{
exit(1);
}
printf("%d\n",val);
printf("%d %d %d\n",O_RDONLY,O_WRONLY,O_RDWR);
int n = val & O_ACCMODE;
if( n == O_RDONLY)
printf("read\n");
if(O_WRONLY & val )
printf("write\n");
if( n == O_RDWR)
printf("read and write\n");
}

（十）最后再说一下Linux缓冲的问题吧

linux中有两个级别的缓冲：IO缓冲与内核缓冲

（1）IO缓冲:对于标准IO操作，都会有一个缓冲区，当用户想要写数据时，首先将数据写入缓冲区，待缓冲区满之后才能调用系统函数写入内核缓冲区。当用户想读取数据时，首先向内核读取一定的数据放入IO缓冲区，读操作从缓冲区中读数据，当读完IO缓冲区的数据时，才能再读取数据到IO缓冲区。

目的：减少对磁盘的读写次数，提高工作效率。

（2）内核缓冲区:操作系统内核部分也有缓冲，其与IO缓冲区是不同的，其主要区别用一张图表示：