Linux文件类型

普通文件(-)
目录（d）
字符设备(c)
块设备(b)
套接字(s)
管道(p)
符号链接(l)

在Linux中，几乎所有概念都可以抽象成一个文件
一共七种文件类型，均可以使用通用I/O进行操作。

文件描述符

用于指代一个打开的文件，是一个正整数。

标准文件描述符

文件描述符	用途	POSIX名称
0	标准输入	STDIN_FILENO
1	标准输出	STDOUT_FILENO
2	标准错误	STDERR_FILENO

标准I/O操作

# include <sys/stat.h>
# include <fcntl.h>
# include <unistd.h>

int open(const char *pathname, int flags, .../*mode_t mode*/);  //打开文件
int creat(const char *pathname, mode_t mode);  //创建文件
ssize_t read(int fd, void *buffer, size_t count);    //读文件
ssize_t write(int fd, void *buffer, size_t count);  //写文件
int close(int fd);   //关闭文件
off_t lseek(int fd, int offset, int whence);  //修改偏移量
int ioctl(int fd, int request, .../*argp*/);  //I/0控制

open()：打开文件

int open(const char *pathname, int flags);

int 返回值：成功返回文件描述符，失败返回-1并设置errno
const char *pathname：文件名
- 如果文件名所指代的文件是一个符号链接，则对符号链接进行解引用
int flags：选项
- O_RDONLY：以只读的方式打开文件
- O_WRONLY：以只写的方式打开文件
- O_RDWR：以读写的方式打开文件
  注：以上3个选项为必选选项，3选1
- O_APPEND：在文件尾部追加数据
- O_ASYNC：当文件描述符可以进行I/O操作时，系统返回一个信号通知进程。这种操作被称为信号驱动I/O，仅对特定类型文件有效（终端设备、管道，套接字）。该标志对Linux无效（大多数UNIX中有与之等效的FASYNC标志），在Linux中必须通过fcntl()的F_SETFL来设置O_ASYNC标志
- O_CLOEXEC：启用close-on-flag标志，fork()后调用execve()时，会关闭用close-on-flag标志修饰的文件描述符。这样做可以防止文件描述符泄露给其他程序。（Linux 2.6.23开始支持）
- O_CREAT：如果文件不存在，则创建文件，使用该选项需要提供mode参数
- O_DIRECT：无缓冲I/O：需要定义功能测试宏_GNU_SOURCE才能使用
- O_DIRECTORY：如果pathname参数不是目录，返回错误，errno为ENOTDIR，需要定义功能测试宏_GNU_SOURCE才能使用
- O_DSYNC：每次write都等待物理I/O完成，但是如果写操作不影响读取刚写入的数据，则不等待文件属性更新（Linux 2.6.33开始支持）
- O_EXCL：和O_CREAT一起使用，如果文件已存在，则返回错误，用于测试文件是否存在
- O_LARGEFILE：打开大文件（超过4G的文件），在32位系统中有效
- O_NOATIME：读文件时，不更新文件的最近访问时间，可提高性能（Linux 2.6.8开始支持）
- O_NOCTTY：防止设备称为控制终端，以防键盘输入影响到进程。
- O_NOFOLLOW：如果pathname是符号链接，则打开符号链接，不对其进行解引用，需要定义功能测试宏_GNU_SOURCE才能使用
- O_NONBLOCK：非阻塞方式打开文件
- O_SYNC：每次write都等待物理I/O操作完成，包括对文件的属性更新。
- O_TRUNC：如果文件已存在，清空文件
…/mode_t mode/：文件的属性，O_CREAT时才会使用

权限	值	作用
S_IRWXU	00700	用户读写执行
S_IRUSR	00400	用户读
S_IWUSR	00200	用户写
S_IXUSR	00100	用户执行
S_IRWXG	00070	组读写执行
S_IRGRP	00040	组读
S_IWGRP	00020	组写
S_IXGRP	00010	组执行
S_IRWXO	00007	其他读写执行
S_IROTH	00004	其他读
S_IWOTH	00002	其他写
S_IXOTH	00001	其他执行

* 三种特殊权限
* S_ISUID：04000：用于修饰可执行权限，让调用者拥有可执行文件的拥有者的用户权限
* S_ISGID：02000：用于修饰可执行权限，让调用者拥有可执行文件的拥有者的组权限
* S_ISVTX：01000：作用1：修饰可执行程序，可执行程序执行完成后，会在swap缓存，由于swap时连续的，读取速度比磁盘快，可用于程序快速启动。作用2：在/tmp目录下可以创建自己的文件，但不能删除别人的文件。

create()：创建文件

int creat(const char *pathname, mode_t mode);  //创建文件

int 返回值：成功返回0，失败返回-1并设置errno
const char *pathname：文件名
mode_t mode：文件属性，同open()的第三个参数相同

read()：读取文件

ssize_t read(int fd, void *buffer, size_t count);    //读文件

ssize_t返回值：成功返回实际读取字节数，失败返回-1并设置errno，针对不同的文件类型，会有不同的出错返回值以及处理方式，这里不进行详述
int fd：文件描述符
void *buffer：缓冲区
size_t count：请求读取字节数（实际读取字节可能小于请求读取字节）
注：请求读取字节不能大于缓冲区大小

write()：写入文件

ssize_t write(int fd, void *buffer, size_t count);  //写文件

ssize_t返回值：成功返回实际写入字节数，失败返回-1并设置errno，针对不同的文件类型，会有不同的出错返回值以及处理方式，这里不进行详述
int fd：文件描述符
void *buffer：缓冲区
size_t count：请求写入的字节数（实际写入字节可能小于请求写入字节）
注：请求写入字节数不能大于缓冲区大小

close()：关闭文件

int close(int fd);   //关闭文件

int返回值：成功返回0，失败返回-1并设置errno
int fd：文件描述符

lseek()：修改偏移量

每个文件都有一个文件偏移量指针，指向当前写入文件的位置，read()、write()操作会自动更改文件偏移量指针的位置。可使用lseek()手动调整指针的位置。当指针指向一块没有实际内容的文件时（指针超出文件的尾部）会形成空洞文件。

空洞文件的空洞部分几乎不占用任何空间（存储空洞信息会占用空间，但不一定会分配新的磁盘块），读取空洞文件时，空洞部分会以0填充。

off_t lseek(int fd, int offset, int whence);  //修改偏移量

off_t返回值：返回当前文件偏移量指针
int fd：文件描述符
int offset：偏移量，可为0，表示当前位置；可为正，表示向后；可为负，表示向前
int whence：参考位置

位置	值	解释
SEEK_SET	0	从0开始
SEEK_CUR	1	从当前偏移量开始
SEEK_END	2	从文件尾部的下一个字节开始

ioctl()：I/O控制

int ioctl(int fd, int request, .../*argp*/);  //I/0控制

int返回值：成功返回0，失败返回-1并设置errno
int fd：文件描述符
int request：请求类型，不同的请求类型会有不同的argp参数
…：argp参数
注：针对不同的文件类型，会有不同的请求类型，这里不进行详述

通用I/O中的多态

强调一下，任何类型的文件，都以文件描述符为句柄，针对不同的文件类型，通用I/O会做出不同的操作（调用不同的函数），此为通用I/O的多态。

文件描述符，打开文件表，i-node之间的关系

每个进程都有PCB，PCB中包含文件描述符表
内核有打开文件表，用于存储系统中所有打开的文件
内核有i-node表，用于描述文件实际存储的位置

通用I/O