《Linux程序设计》——文件操作

一、Linux文件结构

 1、文件

   1）、在Linux中，一切（或几乎一切）都是文件。目录是一种特殊的文件。

   2）、Linux中的任何事物都可以用一个文件来表示，或通过特殊的文件文件提供。

   3）、文件除了包含内容以外，它还包括名字和属性——管理信息，包含文件的创建/修改日期和它的访问权限。这些都被保存在inode（节点）中，其中节点还包括文件的长度    

             和文件在磁盘上的存放位置。

 2、目录

  1）、目录是用于保存其他文件的节点和名字的文件。可以用ls -i命令查看节点。用ln命令创建链接。

   2）、删除一个目录，实质上是和删除了该文件对应的目录项，同时指向该文件的链接数减一。

   3）、文件被安排在目录中，目录中可能还包含子目录，这样就构成了文件系统层次结构。

 3、设备与文件

   1）、Linux中比较重要的设备文件有/dev/console、dev/tty和/dev/null。

     I、/dev/console——代表系统控制台，错误信息和诊断信息通常会被发送到这个设备。

     II、dev/tty——如果一个进程有中断控制的话，那么dev/tty就是这个控制终端（键盘和显示器，或键盘和接口）的别名（逻辑设备）。

     III、/dev/null——空设备。所有写向这个设备的输出都将被丢弃，而读这个设备会立即返回一个文件尾标志。

    IV、/dev目录中其他设备包括：硬盘和软盘、通信端口、磁带驱动器、CD-ROM、声卡以及一些代表系统内部工作状态的设备。

 

 4、设备被分为字符设备和块设备。

二、系统调用和设备驱动程序

 1、设备驱动程序

  1）、操作系统的核心部分——内核，是一组设备驱动程序。它们是一组对系统硬件进行控制的底层接口。

 2、系统调用

  1）、可以对文件和设备进行访问和控制的函数称为系统调用。

  2）、ioctl系统调用

    I、open：打开文件或设备

   II、read：从打开的文件或设备里读取数据。

   III、write：向文件或设备写数据。

   IV、close：关闭设备和文件。

   V、ioctl：把设备信息传递给设备驱动程序。

三、底层文件访问

 1、文件描述符

   1）、0：标准输入

   2）、1：标准输出

   3）、2：标准错误

 2、write系统调用

   #include<unistd.h>

   size_t  write(int fildes, const void *buf, size_t nbytes);

 3、read系统调用

   #include<unistd.h>

   size_t  read(int  fildes, const  *buf,  size_t  nbytes);

 4、open系统调用

   #include<fcntl.h>

   #include<sys/types.h>

   #include<sys/stat.h>

   int open(const  char  *path,int oflags);

   int open(const char *path, int oflags, mode_t mode);

    1)、oflags参数

        I、O_RDONLY：以只读方式打开。

       II、O_WRONLY：以只写方式打开。

       III、O_RDWR：以读写方式打开。

       IV、O_APPEND：把写入数据追加在文件的末尾。

       V、O_TRUNC：把文件长度设置为零，丢弃已有的内容。

      VI、O_CREAT：如果需要，就按参数mode中给出的访问模式创建文件。

     VII、O_EXCL：与O_CREAT一起使用，确保调用者创建文件。

   2）、当带有O_CREAT标志open调用来创建文件时，你必须有三个参数的open调用。

       I、S_IRUSR：读权限，文件属主。

      II、S_IWUSR：写权限，文件属主。

     III、S_IXUSR：执行权限，文件属主。

     IV、S_IRGRP：读权限，文件所属组。

     V、S_IWGRP：写权限，文件所属组。

     VI、S_IXGRP：执行权限，文件所属组。

    VII、S_IROTH：读权限，其他用户。

   VIII、S_IWOTH：写权限，其他用户。

     IX、S_IXOTH：执行权限，其他用户。

  3）、umask:当文件被访问是，为文件的访问权限设定一个掩码（表3-2）。

 5、close系统调用

    #include<unistd.h>

    int close(int  fildes);

 6、ioctl系统调用

    #include<unistd.h>

    int ioctl(int  fildes, int  cmd, ...);

 7、其他系统调用

  1）、lseek系统调用

         #include<unistd.h>

        #include<sys/types.h>

        off_t  lseek(int  fildes,  off_t  offset,  int  whence);

       offset参数：

       SEEK_SET:offset是一个绝对位置。

       SEEK_CUR:offset是相对于当前位置的一个相对位置。

       SEEK_END:offset是相对于文件尾的一个相对位置。

  2）、fstat、stat和lstat系统调用

        #include<unistd.h>

        #include<sys/stat.h>

        #include<sys/types.h>

        int fstat(int fildes,  struct stat *buf);

       int stat(const char *path,  struct stat *buf);

       int lstat(const char *path,  struct stat *buf);

       I、结构stat成员（P89  表3-4）

      II、st_mode标志（P90）

  3）、dup和dup2系统调用

        #include<unistd.h>

        int dup(int  fildes);

        int dup2(int fildes,  int filde2);

三、库函数

 1、标准I/O库

  1）、fopen函数

       include<stdio.h>

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

       mode参数：

      I、“r”或“rb”：

     II、“w”或“wb”：

    III、“a”或“ab”：

    IV、“r+”或“rb+”或“r+b”：

    VI、“w+”或“wb+”或“w+b”：

    VI、“a+”或“ab+”或“a+b”：

  2）、fread函数

       #include<stdio.h>

       size_t  fread(void  *ptr,  size_t  size,size_t  nitems,  FILE  *stream);

  3）、fwrite函数

       #include<stdio.h>

       size_t  fwrite(const  void  *ptr,  size_t  size,  size_t  nitems,  FILE  *stream);

  4）、fclose函数

        #incldue<stdio.h>

        int  fclose(FILE  *stream);

  5）、fflush函数

        #include<stdio.h>

        int  fflush(FILE  *stream);

  6）、fseek函数

        include<stdio.h>

        int  fseek(FILE  *stream,  long  int  offset,  int  whence);

  7）、fgetc、getc和getchar函数

        #include<stdio.h>

        int  fgetc(FILE  *stream);

        int  getc(FILE  *stream);

        int  getchar();

  8）、fputc、putc和putchar函数

       #include<stdio.h>

       int  fputc(int c, FILE  *stream);

       int  putc(int  c, FILE  *stream);

       int  putchar(int  c);

  9）、fgets和gets函数

       #include<stdio.h>

       char  *fgets(char  *s,  int  n,  FILE  *stream);

       char  *gets(char  *s);

 

 2、格式化输入和输出

  1）、printf、fprintf和sprintf函数

       #include<stdio.h>

       int  printf(const  char  *format, ...);

       int  sprintf(char  *s,  const  char  *foemat, ...);

       int  fprintf(FILE  *stream,  const  char  *format, ...);

  2）、scanf、fscanf和sscanf函数

       #include<stdio.h>

       int  scanf(const  char  *format,...);

       int  fscanf(FILE  *stream, const  char  *format,...);

       int  sscanf(const  char  *s,  const  char  *format,...);

  3）、其他流函数

       fgetpos：获得文件流当前（读写）位置。

       fsetpos:设置文件流当前（读写）位置。

       ftell:返回文件流当前（读写）位置的偏移量。

       rewind:重置文件流的读写位置。

       freopen:重新使用一个文件流。

       setvbuf:设置文件流的缓冲机制。

       remove:相当于unlink函数，但如果它的path参数是一个目录的话，其作用就相当于一个rmdir函数。

  4）、文件流错误

        #include<errno.h>

        extern  int  errno;

        #include<stdio.h>

        int  ferror(FILE  *stream);

        int  feof(FILE  *stream);

        int  clearerr(FILE  *stream);

  5）、文件流和文件描述符

       #include<stdio.h>

       int fileno(FILE  *stream);

       FILE  *fdopen(int  fildes,  const  char  *mode);

四、文件和目录的维护

 1、chmod系统调用

    #include<sys/stat.h>

    int  chmod(const  char  *path, mode_t  mode);

 2、chown系统调用

    #include<sys/stat.h>

    int  chown(const  char  *path, uid_t  owner,  gid_t  group);

 3、unlink、link和symlink系统调用

    #incldue<unistd.h>

    int  unlink(const  char  *path);

    int  link(const  char  *path, const  char  *path2);

    int  symlink(const  char  *path1,  const  char  *path2);

 4、mkdir和rmdir系统调用

    #include<sys/types.h>

    #include<sys/stat.h>

     int  mkdir(const  char  *path,  mode_t  mode);

    #include<unistd.h>

     int  rmdir(const  char  *path);

 

 5、chdir函数和getcwd函数

    #inlcude<unistd.h>

    int  chdir(const  char  *path);

    #inlcude<unistd.h>

    char  *getced(char  *buf,  size_t  size);

五、扫描目录

 1、opendir函数

    #include<sys/types.h>

    #include<dirent.h>

    DIR  *opendir(const  char  *name);

 2、readdir函数

    #include<sys/types.h>

    #include<dirent.h>

    struct  dirent  *readdir(DIR  *dirp);

 3、telldir函数

    #include<sys/types.h>

    #include<dirent.h>

    long  int  telldir(DIR  *dirp);

 4、seekdir函数

    #include<sys/types.h>

    #include<dirent.h>

    void  seekdir(DIR  *drip, long  int  loc);

 5、close函数

    #include<sys/types.h>

    #include<dirent.h>

    int  closedir(DIR  *dirp);

六、错误处理

 1、错误代码的取值和含义

  1）、EPERM:操作不允许。

  2）、ENOENT:文件或目录不存在。

  3）、EINTR:系统调用被中断。

  4）、EIO:I/O错误。

  5）、EBUSY:设备或资源忙。

  6）、EEXIST:文件存在。

  7）、EINVAL:无效参数。

  8）、EMFILE:打开的文件过多。

  9）、ENODEV:设备不存在。

  10）、EISDIR:是一个目录。

  11）、ENOTDIR:不是一个目录。

 2、strerror函数

    #include<string.h>

    char  *strerror(int  errnum);

 3、perror函数

    #include<stdio.h>

    void  perror(const  char  *s);

七、/proc文件系统

八、高级主题：fcntl和mmap

 1、fcntl系统调用

    #include<fcntl.h>

    int  fcntl(int  fildes, int  cmd);

    int  fcntl(int  fildes, int  cmd, long arg);

 2、mmap函数

    #include<sys/mman.h>

    void  *mmap(void  *addr,  size_t  len,  int  prot, int  flags, int  fildex, off_t  off);

    1）、prot参数

        I 、PROT_READ:允许读该内存。

        II、 PROT_WRITE:允许写该内存。

        III 、PROT_EXEC:允许执行该内存段。

         IV、PROT_NONE:该内存不能被访问。

   2）、flags参数（P112  表3-7）

 3、msync函数

      #include<sys/mman.h>

      int  msync(void  *addr,  size_t  len, int  flags);

    1）、flags参数（P112  表3-8）

 4、munmap函数

     #include<sys/mman.h>

     int  munmap(void  *addr,  size_t  len);