Linux系统编程：文件的读取写入

一、read系统调用

一旦有了与一个打开文件描述相关连的文件描述符，只要该文件是用O_RDONLY或O_RDWR标志打开的，就可以用read()系统调用从该文件中读取字节 

函数原型：
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
参数：
fd ：想要读的文件的文件描述符
buf ： 指向内存块的指针，从文件中读取来的字节放到这个内存块中
count ： 从该文件复制到buf中的字节个数
返回值：
如果出现错误，返回-1；读文件结束，返回0；否则返回从该文件复制到规定的缓冲区中的字节数

二、write系统调用

用write()系统调用将数据写到一个文件中 

函数原型：
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
函数参数：
fd：要写入的文件的文件描述符
buf： 指向内存块的指针，从这个内存块中读取数据写入 到文件中
count： 要写入文件的字节个数
返回值：如果出现错误，返回-1；如果写入成功，则返回写入到文件中的字节个数

三、ioctl 函数

ioctl用于向设备发控制和配置命令，有些命令也需要读写一些数据，但这些数据是不能用read/write读写的，称为Out-of-band数据。也就是说，read/write读写的数据是in-band数据，是I/O操作的主体，而ioctl命令传送的是控制信息，其中的数据是辅助的数据。例如，在串口线上收发数据通过read/write操作，而串口的波特率、校验位、停止位通过ioctl设置，A/D转换的结果通过read读取，而A/D转换的精度和工作频率通过ioctl设置。

#include <sys/ioctl.h>

int ioctl(int d, int request, ...);
d是某个设备的文件描述符。request是ioctl的命令，可变参数取决于request，通常是一个指向变量或结构体的指针。若出错则返回-1，若成功则返回其他值，返回值也是取决于request。
以下程序使用TIOCGWINSZ命令获得终端设备的窗口大小。

#include <stdio.h>#include <stdlib.h#include <unistd.h>#include <sys/ioctl.hint main(void){    struct winsize size;    if (isatty(STDOUT_FILENO) == 0)        exit(1);    if(ioctl(STDOUT_FILENO, TIOCGWINSZ, &size) < 0)    {        perror("ioctl TIOCGWINSZ error");        exit(1);    }    printf("%d rows, %d columns\n", size.ws_row, size.ws_col);    return 0;}

四、文件的随机读写

到目前为止的所有文件访问都是顺序访问。这是因为所有的读和写都从当前文件的偏移位置开始，然后文件偏移值自动地增加到刚好超出读或写结束时的位置，使它为下一次访问作好准备。
有个文件偏移这样的机制，在Linux系统中，随机访问就变得很简单，你所需做的只是将当前文件偏移值改变到有关的位置，它将迫使下一次read()或write()发生在这一位置。(除非文件打开时标志有 O_APPEND，在这种情况下，任何write调用仍将发生在文件结束处)

lseek系统调用：

功能说明：通过指定相对于开始位置、当前位置或末尾位置的字节数来重定位，这取决于 lseek() 函数中指定的位置
函数原型：off_t lseek (int  fd,    off_t offset,   int base);

函数参数：

fd：需要设置的文件描述符

offset：偏移量

base：偏移基位置

返回值：返回新的文件偏移值

base 表示搜索的起始位置，有以下几个值：（这些值定义在<unistd.h>）

base 文件位置

SEEK_SET 从文件开始处计算偏移
SEEK_CUR 从当前文件的偏移值计算偏移
SEEK_END 从文件的结束处计算偏移

注意：管道和socket是不能lseek的，否则返回ESPIPE错误（Invalid seek）。

示例程序如下：

#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<unistd.h>#include<fcntl.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<errno.h>#include<string.h>#define ERR_EXIT(m) \    do { \        perror(m); \        exit(EXIT_FAILURE); \    } while(0)int main(int argc, char *argv[]){    int infd;    int outfd;    if (argc != 3)    {        fprintf(stderr, "Usage %s src dest\n", argv[0]);        exit(EXIT_FAILURE);    }    infd = open(argv[1], O_RDONLY);    if (infd == -1)        ERR_EXIT("open src error");    if ((outfd = open(argv[2], O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0664)) == -1)        ERR_EXIT("open dest error");    char buf[1024];    ssize_t nread;    while ((nread = read(infd, buf, 1024)) > 0)        write(outfd, buf, nread); // 可以调用fsync同步内核缓冲区的数据到磁盘文件    // 或者打开文件时标志为O_SYNC    close(infd);    close(outfd);    /********************************************************************************************/    infd = open("test.txt", O_RDONLY);    if (infd == -1)        ERR_EXIT("open error");    char buf2[1024] = {0};    int num = read(infd, buf2, 5);    if (num == -1)        ERR_EXIT("read error");    num = lseek(infd, 0, SEEK_CUR); // 从当前位置偏移0个字节    if (num == -1)        ERR_EXIT("lseek");    printf("current offset=%d\n", num);    outfd = open("dest.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0664);    if (outfd == -1)        ERR_EXIT("open error");    write(outfd,buf2, 5);    close(infd);    close(outfd);    return 0;}

在struct stat结构体中的文件长度对应st_size字段，而文件使用的块大小对应st_blksize字段，占用块数对应st_blocks字段。 大部分情况下面，st_size和st_blksize*st_blocks应该是很接近的，除非一种情况就是文件空洞。 一般对应于空洞文件来说，st_size可能很大，而实际占用磁盘空间却很少。