【APUE】文件I/O

文件描述符

文件描述符通常是一个小的非负整数，内核用以标识一个特定进程正在访问的文件。

当内核打开一个文件或创建一个新文件时，它都返回一个文件描述符，用以读写文件。

每当运行一个程序时，所有的shell都为其打开三个文件描述符——标准输入（standard input）&标准输出（standard output）&标准错误（standard error）。

两个常量STDIN_FILENO和STDOUT_FILENO定义在头文件<unistd.h>中，它们指定了标准输入和标准输出的文件描述符，在POSIX标准中，它们的值分别是0和1。

六个函数

>open函数

功能：打开或创建一个文件

#include <fcntl.h>

int open( const char *path, int oflag, .../*mode_t mode*/ );

open 成功则返回文件描述符，出错则返回 -1

path：要打开的文件、设备的路径名

oflag：由多个选项进行或运算构造oflag参数

必选：O_RDONLY(read only), O_WRONLY(write only), O_RDWR(read and write);

可选：O_APPEND（每次写是追加在文件尾端）

O_CREAT（文件不存在即创建它，使用该选项需要第三个参数mode来指定打开文件的权限模式）

O_EXCL（用于测试一个文件是否存在，如果不存在则创建此文件）

// 文件已存在时，同时指定 O_EXCL 和 O_CREAT 会出错。

O_TRUNC（如果文件存在，而且为只写或者读写成功打开，则将其长度截短为0）

O_BOCTTY（如果 path 指的是终端设备，则不将该设备分配作为此进程的控制终端）

O_NONBLOCK （如果 path 是一个 FIFO 、块设备、字符特殊文件，则此选项为文件的本次打开和后续 I/O 操作设置非阻塞模式方式）

>creat函数

功能：创建一个新文件

#include <fcntl.h>

int creat( const char *path, mode_t mode );

creat 成功则返回为只写打开的文件描述符，出错则返回 -1

此函数等价于 open( pathname, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, mode );

>close函数

功能：关闭打开的文件

#include <unistd.h>

int close( int fd );

colse 成功则返回0，出错则返回 -1

>lseek函数

功能：设置文件偏移量

#include <unistd.h>

off_t lseek ( int fd, off_t offset, int whence);

lseek 成功做返回新的文件偏移量，若出错则返回 -1

whence： SEEK_SET （将该文件的偏移量设置为距文件开始处 offset 个字节）

SEEK_CUR （将该文件的偏移量设置为距当前偏移量 offset 个字节处，offset 可以为负）

SEEK_END （将该文件的偏移量设置为文件长度加 offset 个字节，offset 可以为负）

存疑：offset为负问题

若 lseek 成功执行，则返回新的文件偏移量，因此 lseek 可以用来确定打开文件的当前偏移量，或确定所涉及的文件是否可以设置偏移量。如果文件描述符引用的是一个管道、FIFO 或网络套接字，则 lseek 返回 -1，并将 errno 设置为 ESPIPE。

注意：由于某些设备允许负的文件偏移量，即返回负值时并不一定是 lseek 出错，所以在比较 lseek 的返回值时最好测试它是否等于 -1。

>read函数

功能：从打开的文件中读数据

#include <unistd.h>

ssize_t read( int fd, void *buf, size_t nbytes );

read 成功则返回读到的字节数，出错则返回 -1

>write函数

功能：向打开的文件中写数据

#include <unistd.h>

ssize write( int fd, );

write 函数的返回值通常与参数 nbytes 相同，否则表示出错。write出错的一个常见原因是：磁盘已写满，或者超过了一个给定进程的文件长度限制。

注意：对于普通文件，读操作和写操作都是从文件的当前偏移量开始，所以在调用 read 和 write 函数时一定要注意文件的当前偏移量位于文件的什么位置。（如果在打开文件时，指定了 O_APPEND 选项，则在每次操作之前，该文件的偏移量位于文件的当前结尾处，在一次成功写入之后，该文件的偏移量增加实际写的字数。）

>一个实例

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char **argv){
        int fd; 

        char buf1[] = "write successfully.";
        char buf2[] = "*******************";

        if((fd = open("forExample", O_RDWR | O_APPEND | O_CREAT, 0777)) < 0)
                printf("open error\n");
        printf("fd = %d\n", fd);//标准输入、输出、出错分别是0、1、2，于是fd取现在的最小数3

        if(write(fd, buf1, sizeof(buf1)) != sizeof(buf1))
                printf("write error\n");

        //此时文件偏移量在文件尾
        if(read(fd, buf2, sizeof(buf2)) < 0)
                printf("first read error");
        printf("first read:buf2 =  %s\n", buf2);

        lseek(fd, 0, SEEK_SET);
        //此时文件偏移量在文件头
        if(read(fd, buf2, sizeof(buf2)) < 0)
                printf("second read error");
        printf("second read:buf2 =  %s\n", buf2);
        //此时文件偏移量位于文件尾

        lseek(fd, -14, SEEK_CUR);
        //此时文件偏移量位于距离文件尾-6个字节处
        memset(buf2, 0, sizeof(buf2));
        if(read(fd, buf2, 7) < 0)
                printf("third read error");
        printf("third read:buf2 = %s\n", buf2);

        close(fd);

        return 0;
}

运行结果：

forExample文件内容：

为了体现代码中 open 函数选项的作用（再次打开时在文件尾端追加写入），再运行一次：