Linux 文件IO管理 - POSIX
以下是对POSIX的简短解释：
POSIX表示可移植操作系统接口（Portable Operating System Interface of UNIX，缩写为 POSIX ），POSIX标准定义了操作系统应该为应用程序提供的接口标准，是IEEE为要在各种UNIX操作系统上运行的软件而定义的一系列API标准的总称，其正式称呼为IEEE 1003，而国际标准名称为ISO/IEC 9945
POSIX标准意在期望获得源代码级别的软件可移植性。换句话说，为一个POSIX兼容的操作系统编写的程序，应该可以在任何其它的POSIX操作系统（即使是来自另一个厂商）上编译执行
1. 创建 / 打开 / 关闭文件
1). 打开文件 / open
作用：
打开一个文件，并返回文件描述符头文件：
#include <fcntl.h>函数原型：
int open(const char *file_name, int flags) int open(const char *file_name, int flags, mode_t mode)参数：
- file_name: 欲打开的文件名(可包含路径)
- mode: 创建文件的权限( mode & ~umask)
- flags：
| flags | description |
|---|---|
| O_RDONLY | 只读 |
| O_WRONLY | 只写 |
| O_RDWR | 读写 |
| O_CREAT | 若欲打开的文件不存在，则创建该文件 (需要用到第三个参数mode) |
| O_APPEND | 追加的方式打开(定位到文件尾部) |
| O_TRUNC | 截取一定长度 |
| O_EXCL | 若O_CREAT也设置，此指令检查文件是否存在：若不存在则建立新文件；若存在则报错 |
| O_LARGEFILE | 在32bit系统中，支持大于2G的文件的打开 |
| O_DIRECTORY | 若打开的文件不是目录，则报错 |
- 返回值：
成功：返回文件描述符fd
失败：-1
2). 关闭文件 / close
作用：
关闭一个文件头文件：
#include <unistd.h>函数原型：
int close(int fd)参数：
fd: 欲关闭的文件描述符
- 返回值：
成功：返回文件描述符fd
失败：-1
3). 创建文件 / creat
作用：
创建一个文件，并返回文件描述符头文件：
#include <fcntl.h>函数原型：
int creat(const char *pathname, mode_t mode)参数：
- pathname: 欲打开的文件名(可包含路径)
- mode: 创建文件的权限( mode & ~umask)
- 返回值：
成功：返回文件描述符fd
失败：-1
2. 文件读/写
1). 读 / read
作用：
读取文件内容，并返回实际读取到的字节数头文件：
#include <unistd.h>函数原型：
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count)参数：
- fd: 读取的文件的文件描述符
- buf: 暂存区(暂时存储读取到的文件内容)
- count: 读取的字节数
- 返回值：
成功：读取的文件字节数(若返回值小于count,可能是读取到了EOF或者出错)
失败：-1- 说明:
ssize_t其实为int
2). 写 / write
作用：
向文件中写入一定的内容，并返回实际写入文件的字节数头文件：
#include <unistd.h>函数原型：
ssize_t write(int fd, void *buf, size_t count)参数：
- fd: 写入的文件的文件描述符
- buf: 暂存区(将该暂存区的内容写入到文件)
- count: 写入的字节数
- 返回值：
成功：实际写入到文件的字节数
失败：-1
3. 文件定位
1). 修改文件读写位置 / lseek
作用：
修改文件的读写位置，并返回当前文件指针所在的位置头文件：
#include <sys/types.h> #include <unistd.h>函数原型：
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence)参数：
- fd: 写入的文件的文件描述符
- offset: 相对于第三个参数whence的偏移量
- whence:
| whence | description |
|---|---|
| SEEK_SET | 文件开始位置 |
| SEEK_CUR | 文件当前指针位置 |
| SEEK_END | 文件结束位置 |
- 返回值：
成功：文件指针相对开始位置的偏移量(bytes)
失败：-1
4. 文件映射
1). 文件映射到内存 / mmap
作用：
将某特定文件映射到内存，使得进程可以像读写内存一样对文件进行读写操作头文件：
#include <sys/mman.h>函数原型：
void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset) int munmap(void *addr, size_t length)参数：
- addr: 文件映射的内存地址，一般为
NULL,由操作系统决定映射的起始地址- length: 映射的文件内容的长度
- fd: 文件描述符
- offset: 文件指针的偏移量，即在何处开始文件的映射
- prot: 内存的读写状态
| prot | description |
|---|---|
| PROT_READ | 允许读该内存段 |
| PROT_WRITE | 允许写该内存段 |
| PROT_EXEC | 允许执行该内存段 |
| PROT_NONE | 该内存段不可被访问 |
- flags:
| flags | descripion |
|---|---|
| MAP_PRIVATE | 内存私有，其它进程不可见 |
| MAP_SHARED | 共享内存，该进程的内存的更新对其它进程可见 |
- 返回值：
成功：文件指针相对开始位置的偏移量(bytes)
失败：-1
5. 锁定/解锁文件
1). 锁定解锁文件 / fcntl & flock
作用：
多进程对同一个文件进行操作时，可能对导致文件破坏；为了避免该问题，采用文件锁定的方式，即一个时间段内，只允许一个进程对文件进行操作头文件：
#include <unistd.h> #include <fcntl.h> #include <sys/file.h> //for flock函数原型：
int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ ) //可对文件进行局部锁定 int flock(int fd, int operation) //锁定整个文件参数：
- fd: 文件描述符
- operation: 映射的文件内容的长度
| operation | description |
|---|---|
| LOCK_SH | 共享锁，多个进程可在同一时间内对该文件进行操作 |
| LOCK_EX | 互斥锁定，任何两个进程不可同时对该文件进行操作 |
| LOCK_UN | 解除文件锁定状态 |
| LOCK_NB | 无法建立锁定时，不被阻塞，立即返回给进程 |
- cmd:
| cmd | description |
|---|---|
| F_DUPFD | 复制文件描述符 |
| F_GETFD | 获取与文件描述符相关联的close-on-exec |
| F_SETFD | 将与文件描述符相关联的close-on-exec设置为第3个参数 |
| F_GETFL | 获取文件的状态标志与访问模式 |
| F_SETFL | 将文件状态标志设置为第3个参数 |
- 返回值：
成功：依赖于操作
失败：-1
6. 文件信息 / stat
作用：
通过文件名获取文件的信息，包括文件类型、访问权限、节点、总大小等头文件
#include <sys/stat.h> #include <sys/types.h>函数原型：
int stat(const char *file_name, struct stat *buf)参数：
file_name: 文件路径名，可为绝对路径和相对路径(相对程序执行的目录)
buf: 为struct stat指针struct stat { dev_t st_dev; /* ID of device containing file */ ino_t st_ino; /* inode number */ mode_t st_mode; /* file type & mode */ nlink_t st_nlink; /* number of hard links */ uid_t st_uid; /* user ID of owner */ gid_t st_gid; /* group ID of owner */ dev_t st_rdev; /* device ID (if special file) */ off_t st_size; /* total size, in bytes */ blksize_t st_blksize; /* blocksize for file system I/O */ blkcnt_t st_blocks; /* number of 512B blocks allocated */ time_t st_atime; /* time of last access */ time_t st_mtime; /* time of last modification */ time_t st_ctime; /* time of last status change */ }; st_mode定义了以下几种情况： S_IFMT 0170000 //文件类型的位遮罩 S_IFSOCK 0140000 //scoket S_IFLNK 0120000 //符号连接 S_IFREG 0100000 //一般文件 S_IFBLK 0060000 //区块装置 S_IFDIR 0040000 //目录 S_IFCHR 0020000 //字符装置 S_IFIFO 0010000 //先进先出 S_ISUID 04000 //文件的(set user-id on execution)位 S_ISGID 02000 //文件的(set group-id on execution)位 S_ISVTX 01000 //文件的sticky位 S_IRUSR 00400 //文件所有者具可读取权限 S_IWUSR 00200 //文件所有者具可写入权限 S_IXUSR 00100 //文件所有者具可执行权限 S_IRGRP 00040 //用户组具可读取权限 S_IWGRP 00020 //用户组具可写入权限 S_IXGRP 00010 //用户组具可执行权限 S_IROTH 00004 //其它户具可读取权限 S_IWOTH 00002 //其它用户具可写入权限 S_IXOTH 00001 //其它用户具可执行权限 Linux定义了以下几个宏，用于测试st_mode的类型： S_ISLNK (st_mode) //判断是否为符号连接 S_ISREG (st_mode) //是否为一般文件(字符文件与二进制文件) S_ISDIR (st_mode) //是否为目录 S_ISCHR (st_mode) //是否为字符装置文件 S_ISBLK (s3e) //是否为先进先出 S_ISSOCK (st_mode) //是否为socket Return True(1) or False(0)
返回值：
成功：0
失败：-1
失败原因：见errno.相似函数：
int fstat(int fd, struct stat *buf) //同stat（第一个参数为文件描述符） int lstat(const char *file_name, struct stat *buf) //同stat(),只是若为符号链接文件，是链接本间，而非实际的文件
