Linux下编程-----文件与IO（一）基本API

I/O是什么

输入/输出是内存和外设之间拷贝数据的过程:

   设备->内存: 输入操作

   内存->设备: 输出操作

 高级I/O: ANSI C提供的标准I/O库函数成为高级I/O, 也称为带缓冲的I/O;

 低级I/O: Linux 提供的系统调用, 通常也称为不带缓冲的I/O;

文件描述符

  在linux系统中打开文件就会获得文件描述符，它是个很小的正整数。每个进程在PCB（Process Control Block）中保存着一份文件描述符表，文件描述符就是这个表的索引，每个表项都有一个指向已打开文件的指针。一个进程启动时，默认打开了3个文件，标准输入、标准输出、标准错误，对应的文件描述符是0（STDIN_FILENO）、1（STDOUT_FILENO）、2(STDERR_FILENO)，这些常量定义在unistd.h头文件中。注：括号内的就代表文件指针File*。

文件描述符和文件指针的转换函数

fileno: 将文件指针转换成文件描述符

       int fileno(FILE *stream);

fdopen: 将文件描述符转换成文件指针

       FILE *fdopen(int fd, const char *mode);

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1. int main()  
2. {  
3.     printf("fileno(stdin)= %d\n",fileno(stdin));  
4.     // res: fileno(stdin)=0  
5. }   

基本API

1.open
打开成功返回文件描述符；打开失败返回-1。

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

参数:

   pathname:  文件名, 可以包含[绝对/相对]路径名;

   flags: 文件打开模式;

   mode: 用来指定对文件所有者, 文件用户组以及系统中的其他用户的访问权限;

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1. #include <string.h>  
2. #include <stdio.h>  
3. #include <unistd.h>  
4. #include <stdlib.h>  
5. #include <sys/types.h>  
6. #include <sys/stat.h>  
7. #include <fcntl.h>  
8. #include <errno.h>  
9. #include <dirent.h>  
10. #define ERR_EXIT(m) \  
11.         do \  
12.         { \  
13.             perror(m); \  
14.             exit(EXIT_FAILURE); \  
15.         }while(0)  
16.   
17. int main()  
18. {    
19.    int fd;  
20.    umask(0);  
21.    fd=open("test.txt",O_RDONLY,0666);  
22.    if(fd==-1)  
23.    ERR_EXIT("open failure");  
24.    printf("Open OK!\n");  
25.    return 0;  
26. }  

注意两点：

  1.我们使用#define定义出错的函数，这样更加专业

  2.umask是从我们定义的权限中再“拿走”相应的位，注意这里是逻辑减。我们定义权限666，系统一般默认umask是022（使用umask命令查看），所以剩下的是644，我们也可以将umask的值置为0，这样在程序中就不受其影响了。

2.close

  int close(int fd);

  关闭文件描述符, 使得文件描述符得以重新利用,一个进程结束时也会主动关闭所有的文件。

3.read

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

  返回从文件复制到缓冲区的字节数，count：从该文件复制到buf的字节个数。

4.write

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

返回值:

   错误: -1

   什么都没做: 0

   成功: 返回成功写入文件的字节数

注意:

   write返回大于0时, 并不代表buf的内容已经写入到磁盘上的文件中了, 其仅仅代表buf中的数据已经copy到相应的内核缓冲区了. 要实现将缓冲区的内容真正”冲洗”到磁盘上的文件, 需要调用fsync函数;

     int fsync(int fd);

   其将内核缓冲区中尚未写入磁盘的内容同步到文件系统中;

   其实在open调用的时候也可以指定同步选项:O_SYNC O_SYNC The file is opened for synchronous I/O.   Any  write(2)s  on  the  resulting  file  descriptor will block the calling process until the data has been physically written to the underlying hardware.

   write会等到将buf的内容真正的写入到磁盘才真正返回;

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1. #define ERR_EXIT(m) \  
2.         do \  
3.         { \  
4.             perror(m); \  
5.             exit(EXIT_FAILURE); \  
6.         }while(0)  
7.   
8. int main()  
9. {    
10.    int fd;  
11.    umask(0);  
12.    fd=open("test.txt",O_RDONLY,0666);  
13.    if(fd==-1)  
14.    ERR_EXIT("open failure");  
15.    printf("Open OK!\n");  
16.     int outfd;  
17.    outfd=open("temp.txt",O_RDWR | O_CREAT,0666);  
18.    if(outfd==-1)  
19.    {  
20.        ERR_EXIT("open dest error");  
21.    }  
22.    char buff[1024];  
23.    int nread;  
24.    while((nread=read(fd,buff,1024))>0)  
25.    write(outfd,buff,nread);  
26.    close(fd);  
27.    close(outfd);  
28.    return 0;  
29. }  

实现了简单的cp功能。

5.lseek

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

Whence取值:

SEEK_SET

   The offset is set to offset bytes.

SEEK_CUR

   The offset is set to its current location plus offset bytes.

SEEK_END

   The offset is set to the size of the file plus offset bytes.

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1. int ret =lseek(fd,0,SEEK_CUR);  
2.  printf("current offset =%d\n",ret);  

6。目录访问之opendir，readdir

DIR *opendir(const char *name);  //打开一个目录

struct dirent *readdir(DIR *dirp);

int closedir(DIR *dirp);  //关闭目录

int mkdir(const char *pathname, mode_t mode);  //创建目录

int rmdir(const char *pathname);  //删除一个空目录

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1. struct dirent    
2. {    
3.     ino_t          d_ino;       /* inode number */    
4.     off_t          d_off;       /* not an offset; see NOTES */    
5.     unsigned short d_reclen;    /* length of this record */    
6.     unsigned char  d_type;      /* type of file; not supported  
7.                                          by all filesystem types */    
8.     char           d_name[256]; /* filename */    
9. };    

成功: 返回一个指向dirent结构的指针, 它包含指定目录的下一个连接的细节;
失败：NULL

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1. DIR* dir=opendir(".");  
2.   struct direnn *de;  
3.   while((de=readdir(dir))!=NULL)  
4.   {  
5.       if(strncmp(de->d_name,".",1)==0)  
6.           continue;  
7.       printf("%s\n",de->d_name);  
8.     
9.   closedir(dir);  
10.   exit(EXIT_SUCCESS);  

上面代码的功能是实现简单的ls操作，列出目录下的普通文件。