Linux 文件IO操作

1.打开和关闭文件

1.1 open

#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
int open(const char *pathname, int flags)
/*
    pathname: 打开文件的路径名(相对、绝对)
    flags: 打开文件的方式(O_RDONLY | O_WRONLY | O_RDWR) --- <fcntl.h>
    return: 返回一个文件描述符或-1
*/

int open(const char* pathname, int flags, mode_t mode)
/*
    pathname: 打开文件的相对路径
    flags: 打开文件的方式(O_RDONLY|O_WRONLY|O_RDWR)
             还有很多标签可以在man里查看
    mode_t: 参数2如果指定了 O_CREAT, 则参数三传 8 进制数来描述文件权限
                                   例如 0664表示 rw-rw-r--
*/

　　注意，文件创建后的最终权限受到 open() 函数传入的参数影响，同时也受到 umask 屏蔽掩码共同影响

　　最终创建出的文件权限 = mode & (~umask)

1.2 close

#include <unistd.h>
int close(int fd)
/*
    fd: open的返回值(文件描述符)
    return: 成功0, 失败-1, errno
*/

2.文件读取和写入

　　read和write都是按字节操作的函数

2.1 read

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count)
/*
    fd: 打开的文件描述符
    buf: 读取数据到缓冲区
    count: 缓冲区大小  size_t: 无符号整数   ssize_t 有符号整数
    
    return: 
        成功: 读到文件末尾0,
                未读到文件末尾>0
        失败: -1
                errno = EAGAIN(或EWOULDBLOCK): 非阻塞状态读（网络、设备）文件没读到数据
                errno != EAGAIN(或EWOULDBLOCK): 错误
*/ 

2.2 write

ssize_t write(int fd, void *buf, size_t count)
/*
    fd: 打开的文件描述符
    buf: 储存写出数据的缓冲区地址
    count: 缓冲区大小  size_t: 无符号整数   ssize_t 有符号整数
    return: 
         成功: >0 写入的数据大小,  =0 没有写入数据
         失败: -1, errno
*/

2.3 与fgetc和fputc比较

　　read 和 write 是系统调用，fgetc 和 fputc 是 c 语言提供的函数。下面两个函数举例，同样复制一个txt文件，每次复制一个字节，c 语言提供的函数速度会远远快于系统调用，因为 c 语言封装的 read 和write 有一个缓冲区，分别是预读入和缓输出，虽然 fgetc 函数读取一个字节，但实际上它一次性会缓存4096字节在内存中，同样 fputc 虽然会写入一个字节，但它会先写入内存4096字节再一次性写入文件，这种机制避免了频繁IO降低性能

2.4 文件描述符

 　　PCB进程控制块里有一个成员是文件描述符表，open 函数返回的 fd 是一个下标，返回表中未被使用的最小的文件描述符（0、1、2分别是标准输入STDIN_FILENO、标准输出STDOUT_FILENO、标准出错STDERR_FILENO）

3. 错误代码处理

3.1 strerror

char* strerror(EINTR);       // 头文件<string.h>，引入errno.h头文件（错误号）, 该函数会打印错误号对应的信息（EINTR其实是4）

3.2 perror

int fd = open(filepath, O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC, 0644);
if(fd == -1)
{
    perror("open dst err");    // 打印该字符串以及errno错误号对应的错误信息
    exit(1);    // 程序非正常退出
}

4.改变已经打开文件的访问属性

4.1 fcntl (f control)

　　这个函数功能非常多，这只是一个例子

#include <fcntl.h>
int fcntl(int fd, int cmd, ...);
// 获取文件权限
int flag = fcntl(fd, F_GETFL);
// 修改文件权限
flag |= O_NONBLOCK;    // 例如添加非阻塞权限
// 设置文件权限
fcntl(fd, F_SETFL, flag);

5.改变文件指针

5.1 lseek

off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
/*
    fd: 文件描述符
    offset: 偏移量
    whence: 起始偏移位置 SEEK_SET起始位置 / SEEK_CUR当前位置 / SEEK_END结束位置

    return: 成功返回起始位置的偏移, 失败返回-1
*/

• 文件的“读”、“写”使用相同偏移位置，所以先使用 write 写入10个字节后，read 时指针也是在第10个字节开始的，这可能就需要 lseek 调整指针位置
• 可以通过 int len = lseek(fd, 0, SEEK_END); 获取当前文件的大小，从结束位置偏移 0 个字节返回
• 可以通过 int len = lseek(fd, 10, SEEK_END); 拓展文件大小，但必须引起IO操作才能拓展，write(fd, "a", strlen("a")); 正常应该用 truncate()  函数扩展文件大小