Linux文件I/O

来源：互联网发布：知乎为什么那么火编辑：程序博客网时间：2024/05/21 17:50

Linux文件I/O有两种实现方式：系统调用和标准函数库调用。而两种方式所操作的对象分别是文件描述符(如：STDIN_FILENO,STDOUT_FILENO,STDERR_FILENO)和I/O流(如：stdin,stdout,stderr)，这是我一个经常混淆的地方。

系统调用中的I/O操作是一种不带缓冲的I/O方式。说到这里不得不提一下文件描述符。对于内核而言，所有打开的文件都通过文件描述符引用，也就是说它是内核的操作对象。系统调用的效率相对比较低，原因有两个：

在执行系统调用时，Linux必须从用户代码切换到内核代码执行，然后返回用户代码，系统将会在此过程中产生很多额外开销，从而影响系统性能（为缓解此问题，可以减少系统调用的次数，并且让每次系统调用完成尽可能多的工作）
部分硬件会限制底层系统调用一次所能读写的数据块大小。

标准库函数调用提供缓冲的目的是尽可能少的使用read和write调用的次数，较少系统调用的开销。标准I/O提供三种类型的缓冲：

全缓冲：在填满缓冲区后才进行一次实际I/O操作。当然也可以调用fflush冲洗一个流。当输入输出不涉及交互式设备时，通常采用的是全缓冲，例如磁盘上的文件。
行缓冲：当在输入输出中遇到换行符时，标准I/O执行一次I/O操作。eg.printf.
不带缓冲：标准出错流stderr是不带缓冲的，这就使得错误信息很快被显示出来。

对于本文中的插图，再补充一个函数：int fileno(FILE*fp);其返回值是标准I/O流关联的文件在下层中的文件描述符。

//标准I/O库实现，read.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
   FILE *fp;
   char ch;

   /*以只读、文本的形式打开本路径下一个名为hello的文件*/
   if((fp=fopen("hello","rt"))==NULL)
       exit(EXIT_FAILURE);
   ch=fgetc(fp);
   while(ch!=EOF)   //文件尾
   {
       putchar(ch);
       ch=fgetc(fp);   //读取一个字符
   }
   fclose(fp);

   exit(EXIT_SUCCESS);
}

//-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

//系统调用，read.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#define BUFFER_SIZE 100

int main(int argc,char **argv)
{
   int i,fd,lenght;
   char buffer[BUFFER_SIZE];
   if(argc<2)
   {
       printf("You haven't input the file name!\n");
       exit(EXIT_FAILURE);
   }
   for(i=1;i<argc;i++)
   {
       if(access(argv[i],F_OK)==-1)   //检查文件是否存在
       {
           printf("%s:there is no such file\n",argv[i]);
           continue;
       }
       /*以读写的方式打开*/
       if((fd=open(argv[i],O_RDWR|O_CREAT,0775))>=0)
       {
           /*read(...)的返回值是读取到内容的字节数*/
           while(read(fd,buffer,sizeof(buffer)))
               printf("%s\n",buffer);
           close(fd);
       }
       else
           perror(NULL);
   }
   exit(EXIT_SUCCESS);
}

//---------------------------------------------------------------------------------

//系统调用，write.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
int main(int argc,char **argv)
{
   int fd;
   int filestateflag;
   if(argc!=3)
   {
       printf("Command is incorrect!\n");
       exit(EXIT_FAILURE);
   }
   /*if((fd=open(argv[1],O_CREAT|O_RDWR,0775))>=0)
   {
       lseek(fd,0,SEEK_END);
       write(fd,argv[2],strlen(argv[2]));
   }*/
   if((fd=open(argv[1],O_APPEND|O_CREAT|O_RDWR,0775))>=0)
   {
       filestateflag = fcntl (fd,F_GETFL,0);
       printf("文件描述状态标志是：%d\n",filestateflag);
       write(fd,argv[2],strlen(argv[2]));
   }
   else
   {
       perror(NULL);
       exit(EXIT_FAILURE);
   }
   close(fd);
   exit(EXIT_SUCCESS);
}

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