文件I/O操作（1）

来源：互联网发布：数据恢复价格编辑：程序博客网时间：2024/05/02 06:11

linux系统调用和用户编程接口（api）

系统调用是指在操作系统提供给用户程序调用的一组“特殊”的接口，用户程序可以通过这组特殊的接口来获取操作系统内核提供的服务，例如用户可以通过进程控制相关的系统调用来创建进程，实现进程调度，进程管理

为什么用户不能直接访问系统内核提供的服务？这是因为在linux中，为了更好地保护内核空间，将程序运行的空间分为内核空间和用户空间（也就是常称为的内核态和用户态）

内核态和用户态运行在不同的级别上，在逻辑上也是相互隔离的，新词用户进程在通常情况下是不允许范围内核数据，也无法使用内核的函数，他们只能在用户空间操作用户数据，调用用户空间的函数

但是，在有些情况下，用户空间的进程需要获得一定的系统服务，调用内核空间程序,这时操作系统就必须利用系统提供给用户的特殊接口，系统调用规定用户进程进入内核空间的具体位置，进行系统调用的时，程序从用户空间进入内核空间，处理完后在返回用户空间

linux系统调用部分是非常精简的系统调用（只有250）他继承了unix系统调用最基本和最有用的部分，这些系统调用按照功能和逻辑大致可以分为

进程控制，进程间通信，文件系统控制，系统控制，存储管理，网络管理，socket控制，用户管理

用户编程的api

前面讲到的系统调用便不是直接与程序员进行交互，它仅仅是一个软中断机制向内核提出请求，以获取内核服务的接口，在实际使用中，程序员调用的是用户编程对应的接口--api

linux中文件及文件描述符概述

在linux中对目录和设备的操作都等同于对文件的操作，因此大大简化了系统对不同设备的处理，linux中的文件主要分为4种，普通文件，目录文件，链接文件和设备文件，对于linux而言，所有对设备和文件的操作都是使用文件描述符来进行的

文件描述符是一个非负整数，他是一个索引值，并指向内核中每个进程打开文件的记录表，当打开一个现存文件，或者是创建一个新的文件时，内核就像进程返回一个文件描述符，但需要写入文件时，也需要吧文件描述符作为参数传递给相应的函数

通常一个进程启动时，都会打开三个文件，标准输入，标准输出，标准出错处理，对应文件描述符为0,1,2。

基于文件描述符的I/0操作虽然不能移植到类linux以外的系统上去（如windows）但它往往是实现某些I/0操作的唯一途径，基于文件描述符的I/O操作时linux中对常用的操作之一

底层文件I/O操作

这里主要是5个函数open(),read(),write(),lseek(),和close()这些函数的特点是不带缓存，直接对文件（包括设备）进行读写操作

open（）函数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和用户的权限等各种参数。

close（）是一个用于关闭一个被打开的文件。当一个进程终止时，所有被他打开的文件都由内核自动关闭，很多程序都使用这一功能而不显示的关闭一个文件

read（）函数用于将从指定的文件描述符中读取数据放到缓存区，并返回实际读入的字节数，若返回0，则表示没有数据可读，即已经达到文件尾，读操作文件从文件的当前指针位置开始，当从终端设备文件中读取数据时，通常一次最多读取一行

write（）函数用于向打开的文件中写入数据，写操作从文件的当前指针位置开始，对磁盘文件进行写操作，若磁盘已经写满，或者超出文件的长度，则write（）函数返回失败

lseek（）函数用于在指定的文件描述符中将文件的指针定位到相应的位置，它只能用在可定位（可随机访问）文件操作中，管道，套接字，和大部分字符设备文件是不可定位的，所以在这些文件的操作中无法使用lseek

open函数的原型 int open（const char *pathname ，int flags）；pathname是指文件的路径名和名称，可以是绝对路径或者是相对路径，flag 是指定了文件的打开方式

O_RDONLY 以只读方式，要求文件存在

O_WRONLY以只写的方式打开，要求文件存在

O_RDWR可读可写的方式打开，要求文件存在

O_CREAT 创建文件

O_EXCL创建互斥

O_APPEND 以追加的方式写入首先要有写权限

O_TRUNC 清空原文件内容

返回值为文件描述符，非负整数，文件后续操作的标志

open的另外一种原型为int open（const char *pathname，int flags，mode_t mode）前面的参数和一样，mode是指创建文件时的权限0x777 0x644 0x664等等

打开文件失败的原因分析：1文件不存在时指定可读，2文件所在目录无操作权限 3其他原因，文件操作权限，文件是否可用

close函数函数原型为int close （int fd）；

fd为open返回值的文件描述符，关闭文件后，该文件描述符将不可再用，返回值表示关闭是否成功，但我们编程时不处理该返回值，打开文件必须关闭，否则会造成文件描述符的泄漏，特别是异常情况，可以关闭0,1,2；

示例代码：

read 函数原型为 int read（int fd， void *buf，int count）；fd为文件描述符（注意此处不能是文件名），buf为存储读取的内容的内存地址（指针），一定不能是野指针或者是空指针，count是本次读取的字节数，要求count要小于等于buf的大小，如果存储字符串时，返回值为成功读取的字节数，如果读取失败，返回小于0的值，返回值为0表示读取到文件末尾

示例代码：

#include<stdio.h>#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<fcntl.h>#include<unistd.h>int main(void){              int fd1,size;              char buf[128];              fd1 = open("/etc/net/works",O_RDONLY);              if(fd1<0)                     {                        printf("open fail\n");                        exit(0);                     }              while(1)                      {                         size = read(fd1,buf,64);                         if(size<0)                                {                                 printf("read error\n");                                 exit(1);                                 }                         if(size ==0）                                break;                         buf[size+1] = '\0';                         printf("%s",buf);                       }               close(fd1);                     return 0;  }

memset用于在某段内存中填充那一个数，函数包含的头文件是#include<string.h>函数原型为

void *memset(void *s,int c,size_t n);例如memset（buf，0，,128）；

注意：read函数会自动对文件的操作位置进行偏移，读完几个字节，之后就偏移几个字节，自动偏移，如果到达文件末尾，不能再次偏移

如果读取失败的原因：

1文件的读取权限问题

2，文件没有内容，需要注意，如果使用O_TRUNC时，文件内容已经被清楚

3：如果该处出现段错误，这主要考虑内存指针是否为野指针或者是否越界

write函数；函数原型为 int write（int fd， void *buf,int count);

fd为写入的文件描述符，buf为需要写入的内容的指针，count是写入的字节数，这里的buf要小于buf的有效值，返回值为成功写入的字节数，返回值小于0表示写入失败

write也会对文件的操作位置进行偏移，如果为追加方式时，从文件的末尾开始写入，如果写入失败，如果写入失败，这分析原因为：1）文件是否有写权限，2）文件写入多错误时，可以查看内存是否越界，3）注意使用）O_TRUNC会清空原内容

#include<stdio.h>#include<sys/stat.h>#include<sys/types.h>#include<fcntl.h>#include<string.h>#include<unistd.h>int main(void){        int fd1,fd2,size,f3;        char buf[128];        fd1 = open("/etc/xinetd.d/daytime",O_RDONLY);        if(fd1<0)        {                printf("open fail\n");                exit(1);        }        fd2 = open(""daytime1",O_RDWR|O_CREAT,777);        if(fd2<0)        {                                                              1,1           Top          printf("create daytime1 fail\n");                exit(1);        }                 while(1)        {                memset(buf,0,127);                size = read(fd1,buf,127);                if(size<0)                {                        printf("read fail\n");                        exit(1);                }                                if(size==0)                        break;                buf[128]='\0';                printf("%s",buf);                f3 = write(fd2,buf,size);                if(f3<0)                {                        printf("write fail\n");                        exit(1);                }        }        close(fd1);        close(fd2);        return 0;}