Linux系统编程-文件IO

文件IO

标准库IO函数和linux系统调用IO函数的区别：

1. 标准C库的文件IO函数是跨平台的，在不同的平台上调用不同的系统API

2. 标准C库的IO函数有缓冲区，而linux系统调用的没有缓冲区

   因此，在网络通信时尽量使用系统调用提高效率，而在读写磁盘时尽量使用库函数减少读写次数

标准库函数和系统调用的关系是 调用与被调用 的关系

文件描述符

在PCB中有一个文件描述符表，记录这个进程打开的所有文件信息。一般默认大小是1024，有3个默认打开的文件：标准输入，标准输出，标准错误默认都是打开的状态，文件描述符分别是0,1,2。这三个文件都指向当前终端 /dev/tty

每次新打开一个文件都会分配一个最小的可分配的文件描述符。

对于同一个进程，可以对同一个文件打开多次，每次分配的文件描述符是不一样的

常用函数

1. 对文件的操作函数

1. open() 打开一个存在的文件 或者 创建一个新文件

2. close() 关闭一个打开的文件，文件描述符被释放掉

   /*
   	int open(const char *pathname, int flags);
       int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
       参数：
       	-pathname: 包括文件名的路径
       	-flags: O_WRONLY, O_RDONLY, O_RDWR， 可选项 O_APPEND  O_CREAT, 用|连接
       	-mode: 若需要创建文件，则传入要创建的文件权限，八进制 例如0664
   				最终权限是 mode&~umask
           		不同的用户的umask是不同的，直接输入umask就能查看，可以自己设置
           		umask的作用就是抹去某些权限，使得权限更加合理
   	返回值： 调用失败返回-1，否则返回文件描述符
   */
   #include <sys/types.h>
   #include <sys/stat.h>  
   #include <fcntl.h>   
   
   #include <stdio.h>
   #include <unistd.h>
   int main(){
       int fd = open("a.txt", O_RDONLY);
       if(fd == -1){
           perror("open: ");
       }
       close(fd);
       return 0;
   }
   

3. read() 读数据

4. write() 写数据

   /*
       #include <unistd.h>
       ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
       参数：
           -fd 文件描述符，open得到的，通过这个文件描述符来操作某个文件
           -buf: 需要读取数据存放的地方，数组的地址（传出参数）
           -count: 指定的数组的大小
       读出来的数据保存到buf
       返回值: 成功返回读取到的字节数量（返回0就表示到文件的末尾了）  失败了返回-1,并且设置errno
   
       #include <unistd.h>
       ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
           -fd  文件描述符
           -buf   要往磁盘写入的数据
           -count  要写数据的实际大小
       返回值: 实际写入的字节数，失败返回-1
   */
   
   #include <unistd.h>
   #include <stdio.h>
   #include <sys/types.h>
   #include <sys/stat.h>
   #include <fcntl.h>
   int main(){
       int src = open("create.txt", O_RDONLY);
       if(src==-1){
           perror("open:");
       }
       int destfd = open("cpy.txt", O_WRONLY | O_CREAT, 0664);
       if(destfd == -1){
           perror("open:");
       }
   
       char buf[1024] = {0};
       int len = 0;
       while((len=read(src, buf, sizeof(buf))) > 0){
           write(destfd, buf, len);
       }
   
       close(src);
       close(destfd);
       return 0;
   }
   

5. lseek() 移动文件指针

   /*
   C库： fseek
   #include <stdio.h>
   int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
   
   linux lseek系统调用
       #include <sys/types.h>
       #include <unistd.h>
   
       off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
       参数：
           -fd: 文件描述符
           -offset: 偏移量
           whence:  
               SEEK_SET
                   设置文件指针的偏移量（文件头开始）             
               SEEK_CUR
                 设置偏移量： 当前位置 + 第二个参数offset的值
               SEEK_END
                 设置偏移量： 文件大小（文件结尾） + 第二个参数offset的值
       返回值： 返回文件指针的位置
   
       作用： 
           移动文件指针
           获取当前文件指针的位置
           获取文件长度
           拓展文件的长度   lseek(fd, 100, SEEK_END); 移动后最好再写入一个空数据
   */
   

6. stat()

/*
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <unistd.h>

    int stat(const char *pathname, struct stat *statbuf);
    作用： 获取一个文件的相关信息  可以直接使用stat a.txt在shell终端查看文件信息

    参数：
        -pathname: 操作的文件路径
        -statbuf: 结构体变量，传出参数，用于保存获取到的文件信息

    返回值： 成功返回0，失败返回-1并设置errno
    
    int lstat(const char *pathname, struct stat *statbuf);
    获取软链接的信息，否则stat获取的是软链接指向的文件的信息
*/
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main() {
    struct stat statbuf;
    int ret = stat("cpy.txt", &statbuf);
    if(ret == -1){
        perror("stat: ");
    }
    printf("size: %ld\n", statbuf.st_size);
    return 0;
}