Linux 文件编程



1、Linux系统调用及用户编程接口（API）

系统调用：所谓系统调用是指操作系统提供给用户的一组“特殊”接口，用户程序可以通过这组“特殊”接口来获得操作系统内核提供的的服务；

 

为什么用户程序不能直接访问系统内核提供的服务呢？

由于在Linux中，为了更好地保护内核空间，将程序的运行空间分为内核空间和用户空间（也就是常称的内核态和用户态），它们分别运行在不同的级别上，在逻辑上是相互隔离的。因此，用户进程在通常情况下不允许访问内核数据，也无法使用内核函数，它们只能在用户空间操作用户数据，调用用户空间的函数。

 

用户编程接口（API）

系统调用并不是直接与程序员进行交互的，它仅仅是一个通过软中断机制向内核提交请求，以获取内核服务的接口。在实际使用中程序员调用的通常是用户编程接口—API；

系统命令相对API更高了一层，它实际上一个可执行程序，它的内部引用了用户编程接口（API）来实现相应的功能；

 

2、Linux中文件及文件描述符概述

Linux文件：Linux一点哲学，“一切皆为文件”；在Linux中对目录和设备的操作都等同于对文件的操作；Linux文件可分为：普通文件，目录文件，链接文件，设备文件；

 

文件描述符是一个非负的整数，它是一个索引值，并指向内核中每个进程的记录表中；

一个进程启动时，都会打开三个文件：

   标准输入：       STDIN_FILENO                0

   标准输出：       STDOUT_FILENO              1

   标准出错处理：   STDERR_FILENO               2

例：

#include <unistd.h>

Int main()

{

char str[5];

read (STDIN_FILENO,str,5);

write(STDOUT_FILENO,str,5);

return 0;

}

 

3、不带缓存的（系统调用）-文件访问

①创建

int creat(const char *filename, mode_t mode )

filename :创建的文件名（包含路径，缺省为当前路径）

mode：创建模式

常创建模式：

    S_IRUSR      可读

    S_IWUSR     可写

    S_IXUSR      可执行

    S_IXRWU     可读、可写、可执行

   除用以上宏来选择创建模式，也可以用数字来表示

 

②打开

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

int open(const char *pathname, int flags);

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

返回值：成功返回新分配的文件描述符，出错返回-1并设置errno

pathname是要打开或创建的文件的名字

flags参数可用来说明此函数的多个选择项

mode对于open函数而言，仅当创建新文件时才使用第三个参数

 

Flag参数：以下可选项可以同时指定0个或多个,和必选项按位或起来作为flags参数。

O_CREAT若此文件不存在则创建它。使用此选择项时，需同时说明第三个参数mode，用其说明该新文件的存取权限。

O_NONBLOCK如果p a t h n a m e指的是一个块特殊文件或一个字符特殊文件，则此选择项为此文件的本次打开操作和后续的I / O操作设置非阻塞方式。

O_TRUNC：把打开的文件的长度减短为零（清空打开的文件）。

O_EXCL：纠错。

 

Mode参数：以下三个常数中必须指定一个，且仅允许指定一个(这些常数定义在<fcntl.h>头文件中）

     O_RDONLY   只读打开

     O_WRONLY  只写打开

     O_RDWR       读、写打开

     O_APPEND     追加，自动定位到末尾

O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNL相当于creat

 

③关闭

int close(int fd)

fd:文件描述符；

 

④读

int read(int fd, const void *buf, size_t length)

功能：从文件描述符fd所指定的文件中读取length个字节到buf所指向的缓冲区中，返回值为实际读取的字节数。

 

⑤写

int write(int fd, const void * buf, size_t length)

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。

 

⑥定位

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位置。

 

whence可使用下述值：

SEEK_SET：相对文件开头

SEEK_CUR：相对文件读写指针的当前位置

SEEK_END：相对文件末尾

 

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)

 

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)

 

4、带缓存的（库函数）-文件访问

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。

①、创建和打开

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

filename:打开的文件名(包含路径，缺省为当前路径)

mode:打开模式

“r”:只读，文件必须已存在

“w”:只写，如果文件不存在则创建，如果文件已存在则把文件长度截断（Truncate）为0字节再重新写，也就是替换掉原来的文件内容

“a”:只能在文件末尾追加数据，如果文件不存在则创建

“r+”:允许读和写，文件必须已存在

“w+”:允讲读和写，如果文件不存在则创建，如果文件已存在则把文件长度截断为0字节再重新写

“a+”:允许读和追加数据，如果文件不存在则创建

 

②读

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段数。

 

③写

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

 

④读字符

 int fgetc(FILE *stream)

从指定的文件中读一个字符

例：

#include<stdio.h>

main()

{

    FILE *fp;

    char ch;

    if((fp=fopen("c1.txt","rt"))==NULL)

    {

       printf("\nCannot open file strike any key exit!");

       getchar();

        exit(1);

}

ch=fgetc(fp);

while(ch!=EOF)

{

    putchar(ch);

ch=fgetc(fp);

}

fclose(fp);

}

 

⑤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);

}

 

补充：

#include<stdio.h>

FILE * fopen (int fd, const char * mode)

将打开的文件描述符打开成FILE形文件指针

字符串：按行读取：char * fgets（char * str，int size，FILE * stream）

写入字符串：int fputs（const char * str， FILE * stream）；