12.Linux文件编程

1.所谓系统调用是指操作系统提供给用户的一组“特殊”接口，用户程序可以通过这组“特殊”接口来获得操作系统内核提供的的服务

2.由于在Linux中，为了更好地保护内核空间，将程序的运行空间分为内核空间和用户空间（也就是常称的内核态和用户态），它们分别运行在不同的级别上，在逻辑上是相互隔离的 因此，用户进程在通常情况下不允许访问内核数据，也无法使用内核函数，它们只能在用户空间操作用户数据，调用用户空间的函数

3.系统调用并不是直接与程序员进行交互的，它仅仅是一个通过软中断机制向内核提交请求，以获取内核服务的接口。在实际使用中程序员调用的通常是用户编程接口—API
系统命令相对API更高了一层，它实际上一个可执行程序，它的内部引用了用户编程接口（API）来实现相应的功能

4.Linux 文件：Linux一点哲学，“一切皆为文件”；在Linux中对目录和设备的操作都等同于对文件的操作，都是使用文件描述符来进行的

Linux文件可分为：普通文件，目录文件，链接文件，设备文件

5.文件及文件描述符

当打开一个现存文件或创建一个新文件时，内核就向进程返回一个文件描述符；当需要读写文件时，也需要把文件描述符作为参数传递给相应的函数

文件描述符是一个非负的整数，它是一个索引值，并指向在内核中每个进程打开文件的记录表

一个进程启动时，都会打开3个文件：标准输入、标准输出和标准出错处理

6.系统调用- 创建

int creat(const char *filename, mode_t mode ) 

filename :创建的文件名（包含路径，缺省为当前路径） mode：创建模式

常创建模式：

S_IRUSR      可读

S_IWUSR     可写 

S_IXUSR      可执行

S_IXRWU     可读、可写、可执行

除用以上宏来选择创建模式，也可以用数字来表示

7.系统调用-打开

open函数是用于打开或创建文件，在打开或创建文件时可以指定文件的属性及用户的权限等各种参数
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int open(const char *pathname, int flags); 
int open(const char *pathname,    int flags, mode_t mode);

8.参数：pathname是要打开或创建的文件的名字
    flags参数可用来说明此函数的多个选择项
    mode对于open函数而言，仅当创建新文件时才使用第三个参数

9.Flags参数

以下可选项可以同时指定0个或多个, 和必选项按位或起来作为flags参数。
O_CREAT 若此文件不存在则创建它。使用此选择项时，需同时说明第三个参数mode，用其说明该新文件的存取权限。
O_NONBLOCK 如果pathname指的是一个块特殊文件或一个字符特殊文件，则此选择项为此文件的本次打开操作和后续的I / O操作设置非阻塞方式
返回值：成功返回新分配的文件描述符，出错返回-1并设置errno

10.mode参数

以下三个常数中必须指定一个，且仅允许指定一个(这些常数定义在<fcntl.h>头文件中）
     O_RDONLY   只读打开
     O_WRONLY   只写打开
     O_RDWR     读、写打开

11.系统调用-关闭

当我们操作完文件以后,需要关闭文件： int close(int fd)

12.系统调用-读

int read(int fd, const void *buf, size_t   length)

功能：从文件描述符fd所指定的文件中读取length个字节到buf所指向的缓冲区中，返回值为实际读取的字节数

13.系统调用-写

int write(int fd, const void * buf,  size_t length)

功能：把length个字节从buf指向的缓冲区中写到文件描述符fd所指向的文件中，返回值为实际写入的字节数

14.系统调用-定位

int lseek(int fd, offset_t offset,  int whence)

功能：将文件读写指针相对whence移动offset个字节。操作成功时，返回文件指针相对于文件头的位置

whence可使用下述值：
SEEK_SET：相对文件开头
SEEK_CUR：相对文件读写指针的当前位置
SEEK_END：相对文件末尾
offset可取负值，表示向前移动 例如下述调用
可将文件指针相对当前位置向前移动5个字节：
lseek(fd, -5, SEEK_CUR)

15.标准库函数

C库函数的文件操作是独立于具体的操作系统平台的，不管是在DOS、Windows、Linux还是在VxWorks中都是这些函数

标准I/O提供缓存的目的就是减少调用read和write的次数，它对每个I/O流自动进行缓存管理（标准I/O函数通常调用malloc来分配缓存）

它提供了三种类型的缓存：   

 1) 全缓存 当填满标准I/O缓存后才执行I/O操作。磁盘上的文件通常是全缓存的

 2) 行缓存 当输入输出遇到新行符或缓存满时，才由标准I/O库执行实际I/O操作 stdin、stdout通常是行缓存的

 3) 无缓存 相当于read、write了 stderr通常是无缓存的，因为它必须尽快输出

一般而言，由系统选择缓存的长度，并自动分配。标准I/O库在关闭流的时候自动释放缓存

在标准I/O库中，一个不足之处是需要复制的数据量

当每次使用函数fgets和fputs时，通常需要复制两次数据：

第一次是在内核和标准I/O缓存之间（当调用read和write时），

第二次是在标准I/O缓存（通常系统分配和管理）和用户程序中的行缓存（fgets的参数就需要一个用户行缓存指针）之间

16.库函数-创建和打开

FILE *fopen(const char *filename, const char *mode)

filename:打开的文件名(包含路径，缺省为当前路径)
mode:    打开模式

r,  rb :   只读方式打开，文件必须已存在
w,wb : 只写方式打开，如果文件不存在则创建，
    如果文 件已存在清空重写
a, ab: 只能在文件末尾追加数据，如果文件不存在则创建
r+，rb+,r+b:      读写方式打开，文件必须已存在
w+，w+b,wb+:  读写方式打开，如果文件不存在则
                               创建，如果文件已存在清空重写
a+,a+b,ab+:      读和追加方式打开，如果文件不存在则创建

b用于区分二进制文件和文本文件，这一点在DOS、Windows系统中是有区分的，但Linux不区分二进制文件和文本文件

17.库函数-关闭

#include<stdio.h>
int fclose(FILE * stream);

函数说明：fclose()用来关闭先前fopen()打开的文件。此动作会让缓冲区内的数据写入文件中，并释放系统所提供的文件资源

返回值：若关文件动作成功则返回0，有错误发生时则返回EOF并把错误代码存到errno

18.对文件的读和写是最常用的文件操作

在linux Ｃ中提供了多种文件读写的函数： 

字符读写函数 ：fgetc和fputc 

字符串读写函数：fgets和fputs 

数据块读写函数：fread和fwrite 

格式化读写函数：fscanf和fprintf

19.fread(从文件流读取数据)

表头文件：#include<stdio.h>

定义函数： size_t fread(void * ptr,size_t size,size_t nmemb,    FILE * stream）

函数说明： fread()用来从文件流中读取数据

参数：stream为已打开的文件指针，
    ptr： 指向欲存放读取进来的数据空间，读取的字符数以参数size*nmemb来决定

返回值：返回实际读取到的nmemb数目

20.fwrite(将数据写至文件流)

表头文件：#include<stdio.h>

定义函数：size_t fwrite(const void * ptr, size_t  size, size_t  nmemb, FILE * stream)

函数说明：fwrite()用来将数据写入文件流中

参数：      

stream:为已打开的文件指针，
ptr： 指向欲写入的数据地址，总共写入的字符数以参数size*nmemb来决定

返回值：返回实际写入的nmemb数目

21.ftell（取得文件流的读取位置）

表头文件： #include<stdio.h>

定义函数： long ftell(FILE * stream);

函数说明：ftell()用来取得文件流目前的读写位置

参数stream为已打开的文件指针

返回值：当调用成功时则返回目前的读写位置，若有错误则返回-1，errno会存放错误代码

错误代码：EBADF 参数stream无效或可移动读写位置的文件流