Linux中无缓冲文件I/O API

1.什么是无缓冲I/O
　我们首先要知道Linux操作系统提供给我们的用户程序调用的接口，除了使用库函数，还可以直接使用系统调用。而今天我要介绍的相关函数就是直接调用了内核的系统调用，所以说它是无缓冲的，它跟标准的I/O函数相对应。

2.打开或者创建文件的函数：open()
　要操作相关文件，就必须获得该文件的句柄，专业点叫文件描述符。它是进程在打开一个文件或者创建一个文件时，内核返回给该进程的一个唯一的非负的整数，且一定是当前可以的描述符中最小的一个数。进程获得这个文件描述符后，就可以根据它来告诉read()或者write相关函数具体来操作哪个文件了。

Tips：通常系统对一个进程可打开的文件描述符数量有一个默认值，可以使用命令ulimit -f查看，也可以使用ulimit命令重新设置该值。

　通常，系统有3个已经默认的文件描述符，即0代表标准输入，1表示标准输出，2表示标准错误，在unistd.h头文件中，把他们定义为常量，分别是STDIN_FILENO、STDOUT_FILENO、STDERR_FILENO。

open()函数为我们提供了该文件描述符：

#include<fcntl.h>
int open( const char * pathname,int flags, mode_t mode);

pathname：即是我们要打开或者创建文件的名字，可以是相对路径，也可以是绝对路径。

flags：重点介绍一下，它的取值比较多，在<fcntl.h>头文件中定义了很多常量：

O_RDONLY：即以只读的方式打开该文件。
O_WRONLY：即以只写的方式打开该文件。
O_RDWR：即以读、写的方式打开该文件。
以上这三个常量，flags必选选择其一，且只能选择其一。还有几个可选常量可以跟这三个之一组合使用，以达到不同的效果：
O_CREAT：若欲打开的文件不存在则自动建立该文件.
O_TRUNC ：若文件存在并且以可写的方式打开时，此旗标会令文件长度清为0，而原来存于该文件的资料也会消失。
O_APPEND ：当读写文件时会从文件尾开始移动，也就是所写入的数据会以附加的方式加入到文件后面。
O_EXCL 如果O_CREAT 也被设置，此指令会去检查文件是否存在。文件若不存在则建立该文件，否则将导致打开文件错误。

比如，我们可以使用open("./filename" ,O_WRONLY|O_CREAT,mode)，以写方式打开filename,如果filenam不存在则创建它。
再如，open("./filename" ,O_WRONLY|TRUNC)，就会将原来filename中的内容清除掉，从新写入新的值。
还如，open("./filename" ,O_WRONLY|O_CREAT|O_EXCL)，可以测试filename是否存在，存在则报错，不存在则创建filename.
当然flags还有几个其他的常量取值，就不一一介绍了，可以自己去查手册。

mode：仅当创建一个新文件需要指定该参数，该参数的意思是说文件以一个什么样的权限创建。

open()调用成功后将返回文件描述符，出错则返回-1。

系统还提供一个专门用来创建文件的函数create()：

#include<fcntl.h>
int creat(const char * pathname, mode_tmode);

其相当于open("pathname",O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,mode)。该函数有个不好之处是，只能以写的方式打开文件。有了open()，我们可以这样定义：

open("pathname",O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC,mode)

3.读函数read()，写函数write()

#include<unistd.h>
ssize_t read(int fd,void * buf ,size_t count);

read()函数从fd中将指定大小count的字节读入buf中（注意，也可能读少于count的字节数，如到达了文件尾部，或者是特殊的文件）。成功返回读到的字节数，遇到结尾则返回0，失败返回-1。

#include <unistd.h>
ssize_t write (int fd,const void * buf,size_t count);

write函数向fd中当前偏移量后面写入count大小字节的buf内容。如果成功返回写入的字节数大小，如果失败则返回-1.

4.设置文件偏移量的函数lseek()

　每个打开的文件都有一个“当前文件偏移量”，在read(),write()的时候就可以根据该位置开始读写。使用lseek()则改变该位置。

#include<unistd.h>
off_t lseek(int fildes,off_t offset ,int whence);

offset即指要相对whence便宜多少字节。whence不同的值使offset的意思不一样：

SEEK_CUR：将偏移量设置为当前偏移量加offset个字节。
SEEK_SET：将偏移量设置为文件起始处偏移offset个字节。
SEEK_END：将偏移量设置为文件末尾加offset个字节。

有个小技巧，如果要获得该文件当前文件偏移量，怎么办呢？可以这样：currPos = lseek(fd,0,SEEK_CUR);

注意：当前文件偏移量不一定是非负的值，也可能是负值。所以判断lseek是否失败一定要测试其结果是否为-1，而不是小于0。

如果设置偏移量大于文件长度时，文件中将形成“空洞”，这种“空洞”并不占有磁盘的空间，它读取出来表现是0。

5.一个copy程序

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

#define BUFFER 4096

int main(int argc,char *argv[])
{
  int n;
  char buf[BUFFER];
  int fd1 = open(argv[1],O_RDONLY);
  int fd2 = open(argv[2],O_WRONLY);
  while( (n=read(fd1,buf,BUFFER))>0 )
  {
    if( (write(fd2,buf,n))!=n )
    {
      printf("error\n");
      exit(1);
    }
  }
  close(fd1);
  close(fd2);
  exit(0);
}

posted @ 2011-06-12 20:37 winxp_520 阅读(2817) 评论(1) 编辑收藏举报

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