嵌入式linux学习笔记之文件访问

（1）在c环境中，与文件有关的I/O操作有基于文件描述符的I/O操作和基于流的I/O操作。

（2）基于文件描述符的I/O操作是通过文件描述符对一个文件执行I/O操作，文件描述符是用于描述被打开文件的索引值。

      linux文件的属性包括文件类型和文件权限。

      文件类型包括普通文件（文本文件和二进制文件，例图形文件、数据文件、文档文件、声音文件等）、目录文件（是内核组织文件系统的基本节点，包含下一级的目录文件和普通文件）、链接文件（硬链接文件和符号链接文件）、设备文件（块~、字符~，通常放在/dev目录下，主设备号+次设备号）、管道文件等五种文件。

     文件权限：不同的用户类型有不同的权限，权限有读、写、执行等三种操作。

    与linux系统中的文件有关的信息有三种：

    a）、文件的目录结构（）

    b）、索引节点（保存文件信息的）

    c）、数据                               

（3）基于流的I/O操作

    在linux系统中，文件和设备都被看做是数据流，在进行操作前，必须将流打开。当使用相应的函数调用打开文件或设备时，相应的数据流就可以被访问了，也就可以进输入输出了。

   要进行流操作，需要使用stdio库提供的函数与相应的文件指针FILE来实现。

   a）打开，调用库函数fopen（）打开一个流，fopen返回值为一个FILE结构指针，此结构中含有对所打开流进行操作所需要的全部信息，包含打开文件的描述符，为流准备的缓冲器的指针及其大小等。

   b）执行程序时，有三个流会自动打开，标准输入、标准输出、标准错误输出，对应的FILE指针式stdin、stout、stderr。

   c）当一个流打开后，就可以进行I/O操作了，也就是打开流时返回的FILE 指针来表示所要操作的流，调用相应的库函数来实现所需的I/O操作。

   d）通过调用库函数fclose关闭流。当一个流的操作完成后，需要执行清空缓存区、保存数据等操作，然后将流关闭。这些工作可以通过库函数fclose（）来实现。如果不关闭流，可能会造成数据流失。

   实现过程：打开一个流，设置缓冲器类型，清空缓存区，输入操作，关闭流等

以上内容摘自《linux环境下c编程指南》。

 

1文件编程

linux文件编程可以有两种方法：

a、linux系统调用：依赖于linux系统，

b、c语言库函数 ：与操作系统是独立的，在任何操作系统下，使用C语言库函数操作文件的方法都是相同的。

1-1 Linux系统调用

1-1-1系统调用-创建

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

int creat(const char *filename,mode_t mode)

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

      常见创建模式（mode）：S_IRUSR 可读、 S_IWUSR 可写、 S_IXUSR 可执行、 S_IRWXU 可读、写、执行

      除了可以使用上述宏以外，还可以直接使用数字来表示文件的访问权限：

1. 可执行-> 1
2. 可写-> 2
3. 可读-> 4
4. 上述值的和，如可写可读-> 6
5. 无任何权限-> 0

  调用成功时，返回该文件的描述符。此时文件以只读方式打开，失败时返回-1。

文件描述
在Linux系统中，所有打开的文件都对应一个文件描述符。文件描述符的本质是一个非负整数。当打开一个文件时，该整数由系统来分配。文件描述符的范围是0 - OPEN_MAX 。
早期的UNIX版本OPEN_MAX =19，即允许每个进程同时打开20个文件，现在很多系统则将其增加至1024。

1-1-2系统调用-打开

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

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

pathname：要打开的文件名(包含路径，缺省为当前路径)
flags：打开标志

常见的打开标志（flags）：
O_RDONLY 只读方式打开
O_WRONLY 只写方式打开
O_RDWR 读写方式打开
O_APPEND 追加方式打开
O_CREAT 创建一个文件
O_NOBLOCK 非阻塞方式打开

O_RDONLY 、O_WRONLY 、O_RDWR 三个值必须且只需包含一种。

如果使用了O_CREATE标志，则使用的函数是：int open(const char *pathname,int flags,mode_t mode);
这时需要指定mode来表示文件的访问权限。

调用成功时，返回open所打开文件的描述符。失败时返回-1，并置errno为相应错误编号。

1-1-3系统调用-关闭
当我们操作完文件以后,需要关闭文件：
#include <unistd.h>

int close(int fd)
fd: 文件描述符

调用成功时，返回0。失败时返回-1，并置errno为EBADF。

1-1-4系统调用-读

#include <unistd.h>
int read(int fd, const void *buf, size_t length)

fd（打开所读文件时返回的文件描述符）

length（本次操作所希望读取的字节数）

buf（指向缓冲区的指针，该缓冲区存放所读入的数据）

调用成功时，返回本次操作实际读取的字节数。失败时返回-1。
功能：
从文件描述符fd所指定的文件中读取length个字节到buf（指向缓冲区的指针）所指向的缓冲区中，返回值为实际读取的字节数。

1-1-5系统调用-写

#include <unistd.h>
int write(int fd, const void *buf, size_t length)

fd（打开所写文件时返回的文件描述符）

length（本次操作所希望写入的字节数）

buf（指向缓冲区的指针，该缓冲区存放所写入的数据）

调用成功时，返回本次操作实际读取的字节数。失败时返回-1，并置errno为相应相应值。

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。

1-1-6系统调用-定位

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>
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实际偏移量，失败时返回-1，并置errno为相应相应值。

whence可使用下述值：
SEEK_SET：相对文件开头计算偏移量
SEEK_CUR：相对文件读写指针的当前位置计算偏移量
SEEK_END：相对文件末尾计算偏移量
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)

Q:如何利用lseek来计算文件长度？

由于lseek函数的返回值为文件指针相对于文件头的位置，因此下面调用的返回值就是文件的长度：
lseek(fd, 0, SEEK_END)

1-1-7系统调用-访问判断
有时我们需要判断文件是否可以进行某种操作(读,写等)，这时可以使用access函数：
int access(const char*pathname,int mode)
pathname：文件名称
mode：要判断的访问权限。可以取以下值或者是他们的组合。R_OK：文件可读，W_OK：文件可写，X_OK：文件可执行，F_OK文件存在。
返回值：当我们测试成功时,函数返回0,否则如果一个条件不符时,返回-1。

例：
#include<unistd.h>
int main()
{
if (access(“/etc/passwd”,R_OK) = =0)
printf(“/etc/passwd can be read!\n”);
}

1-1-8文件的其他操作

a）修改文件权限（chown、fchown）、修改文件的访问权限（chmodchar、fchmod）
b）文件属性的修改 重命名（rename）、修改文件长度（truncate、ftruncate）

dup 、dup2调用，stat、fstat、lstat调用，fsync调用，flock调用，fcntl调用，select调用。
1-1-9 目录文件的操作

创建mkdir，删除rmdir，打开opdir，关闭closedir，读取direct。
1-1-10链接文件的操作

硬链接创建link，移除unlink。
符号链接 symlink、readlink。

1-1-11管道文件的操作 pipe
设备文件

蓝字部分摘自《linux环境下c编程指南》。

1-2 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。

文件打开和关闭（* fopen*、fclose），文件读写（fread、fwrite），输入输出（字符输入输出getc*、putc*，

行输入输出*fgets、*gets、fputs、puts，格式化输入输出printf*、vprintf*、scanf*）

其中

fopen*（fopen、fdopen、freopen）

getc*（getc、fgetc、getchar、ungetc）

putc*（putc、fputc、putchar）

printf*（printf、fprintf、sprintf、snprintf）

vprintf*（vprintf、vfprintf、vsprintf）

scanf*(scanf、fscanf、sscanf)

蓝字内容摘自《嵌入式linux应用程序开发详解》孙琼

1-2-1库函数-创建和打开，关闭

#include<stdio.h>
FILE *fopen(const char *filename, const char *mode)
vfilename:打开的文件名(包含路径，缺省为当前路径)
vmode:打开模式

常见打开模式：

•  r, rb 只读方式打开
•  w, wb 只写方式打开，如果文件不存在，则创建该文件
•  a, ab 追加方式打开，如果文件不存在，则创建该文件
•  r+, r+b, rb+ 读写方式打开
•  w+, w+b, wh+ 读写方式打开，如果文件不存在，则创建该文件
•  a+, a+b, ab+ 读和追加方式打开。如果文件不存在，则创建该文件

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。

关闭：

#include<stdio.h>
FILE *fclose(FILE *fp)
函数唯一的参数是一个FILE结构指针，它是指向用户要关闭的流。

1-2-2库函数-读（直接输入输出）

#include<stdio.h>
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t n, FILE*stream)
功能：
从stream指向的文件中读取n个字段，每个字段为size字节，并将读取的数据放入ptr所指的字符数组中，返回实际已读取的字
节数。

1-2-3库函数-写（直接输入输出）

#include<stdio.h>
size_t fwrite (const void *ptr, size_t size, size_t n,FILE *stream)
功能：
从缓冲区ptr所指的数组中把n个字段写到stream指向的文件中，每个字段长为size个字节，返回实际写入的字段数。

1-2-4库函数-读字符

#include<stdio.h>
int fgetc(FILE *stream)
从指定的文件中读一个字符
#include<stdio.h>
main()
{
FILE *fp;
char ch;
if((fp=fopen("c1.txt","rt"))==NULL)
{
printf("\nCannot open file strike any key exit!");
getch();
exit(1);
}
ch=fgetc(fp);
while(ch!=EOF)
{
putchar(ch);
ch=fgetc(fp);
}
fclose(fp);
}

1-2-5库函数-写字符

int fputc(int c, FILE *stream)
向指定的文件中写入一个字符
#include<stdio.h>
main()
{
FILE *fp;
char ch;
if((fp=fopen("string","wt+"))==NULL) {
printf("Cannot open file，strike any key exit!");
getch();
exit(1);
}
printf("input a string:\n");
ch=getchar();
while (ch!='\n') {
fputc(ch,fp);
ch=getchar();
}
printf("\n");
fclose(fp);
}

1-2-6库函数-格式化读

#include<stdio.h>
fscanf(FILE *stream, char *format[,argument...])
从一个流中进行格式化输入
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int i;
printf("Input an integer: ");
if (fscanf(stdin, "%d", &i))
printf("The integer read was: %i\n", i);
return 0;

}

1-2-7库函数-格式化写

#include<stdio.h>
int fprintf(FILE *stream, char* format[,argument,...])
格式化输出到一个流中
#include <stdio.h>
#include <process.h>
FILE *stream;
void main( void )
{
int i = 10;
double fp = 1.5;
char s[] = "this is a string";
char c = '\n';
stream = fopen( "fprintf.out", "w" );
fprintf( stream, "%s%c", s, c );
fprintf( stream, "%d\n", i );
fprintf( stream, "%f\n", fp );

fclose( stream );

}

1-2-8库函数-定位
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence)
whence :
SEEK_SET 从文件的开始处开始搜索
SEEK_CUR 从当前位置开始搜索
SEEK_END 从文件的结束处开始搜索

1-2-9库函数-路径获取
在编写程序的时候，有时候需要得到当前路径。C库函数提供了getcwd来解决这个问题。
char *getcwd(char *buffer,size_t size)
我们提供一个size大小的buffer,getcwd会把当前的路径名copy 到buffer中.如果buffer太小,函数会返回-1。

#include<unistd.h>
main()
{
char buf[80];
getcwd(buf,sizeof(buf));
printf(“current working directory : %sn”,buf);
}

1-2-10库函数-创建目录
#include <sys/stat.h>
int mkdir(char * dir, int mode)
功能：创建一个新目录。
返回值：0表示成功，-1表述出错。

1-3时间编程

 1-3-1  时间类型
vCoordinated Universal Time（UTC）：世界标准时间，也就是大家所熟知的格林威治标准时间（Greenwich Mean Time，GMT）。
v Calendar Time：日历时间，是用“从一个标准时间点（如：1970年1月1日0点）到此时经过的秒数”来表示的时间。

  1-3-2   时间获取
#include <time.h>
time_t time(time_t *tloc)
功能：获取日历时间，即从1970年1月1日0点到现在所经历的秒数。/* typedef long time_t */

1-3-3 时间转化

v struct tm *gmtime(const time_t *timep)
功能：将日历时间转化为格林威治标准时间，并保存至TM结构。
v struct tm *localtime(const time_t *timep)
功能：将日历时间转化为本地时间，并保存至TM结构。

 1-3-4 时间保存
struct tm {
int tm_sec; //秒值
int tm_min; //分钟值
int tm_hour; //小时值
int tm_mday; //本月第几日
int tm_mon; //本年第几月
int tm_year; //tm_year + 1900 = 哪一年
int tm_wday; //本周第几日
int tm_yday; //本年第几日
int tm_isdst; //日光节约时间
};

 1-3-5 时间获取
例：time1.c （演示）
#include <time.h>
#include <stdio.h>
int main(void) {
struct tm *local;
time_t t;
t=time(NULL);
local=localtime(&t);
printf("Local hour is: %d\n",local->tm_hour);
local=gmtime(&t);
printf("UTC hour is: %d\n",local->tm_hour); return 0;

}

 1-3-6 时间显示
vchar *asctime(const struct tm *tm)
功能：将tm格式的时间转化为字符串，如：
Sat Jul 30 08:43:03 2005
vchar *ctime(const time_t *timep)
功能：将日历时间转化为本地时间的字符串形式。

例：time2.c (演示)
#include <time.h>
#include <stdio.h>
int main(void)
{
struct tm *ptr;
time_t lt;
lt=time(NULL);
ptr=gmtime(&lt);
printf(asctime(ptr));
printf(ctime(&lt));
return 0;

}

 1-3-7 获取时间
int gettimeofday(struct timeval *tv,struct
timezone *tz)
功能：获取从今日凌晨到现在的时间差，常用于计
算事件耗时。
struct timeval {
int tv_sec; //秒数
int tv_usec; //微妙数

}

 1-3-8 延时执行
vunsigned int sleep(unsigned int seconds)
功能：使程序睡眠seconds秒。
vvoid usleep(unsigned long usec)
功能：使程序睡眠usec微秒。