Unix文件I/O

<Uinx 环境高级编程笔记>

1 常用的I/O

打开文件

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

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

返回值：文件描述符，一个整数。

头文件：#include<sys/types.h> #include<sys/stat.h> #include<fcntl.h>

第一个参数： 欲打开的文件路径

flags： 访问模式，O_RDONLY， O_WRONLY, O_RDWR, O_CREAT,O_EXCL（判断文件是否存在), O_TRUNC,  O_NONBLOCK(非阻塞方式打开), O_APPEND.

mode：只有在建立新文件是才会生效。指定新建文件的属性。

open(pathname, O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, mode) 等价与 create(pathname, mode)

create的不足是只能也只写文件方式创建文件。即如果要创建一个临时文件可读可写，需要create, close然后再open。

 

关闭文件

关闭文件很简单, close函数，传给它要关闭的文件描述符就可以了。

当一个进程终止时，它所有打开的文件都由内核自动关闭。

 

文件定位

我们可以从文件的任何位置开始读写，这需要一个移动到指定位置的函数，就是lseek。

off_t lseek(int fildes,off_t offset ,int whence)

头文件：<sys/types.h> <unistd.h>

whence: 移动的参照位置，SEEK_SET（从文件开始）, SEEK_CUR（从当前位置）, SEEK_END（从文件尾）

offset: 偏移量

返回值: 文件的当前位移量

例子：假设文件内容为Hello， 那么文件长度为5

curpos = lseek(fd, 0, SEEK_SET);  //curpos为0

curpos = lseek(fd, 0, SEEK_CUR);  //curpos为0

curpos = lseek(fd, 0, SEEK_END);  //curpos为5

curpos = lseek(fd, 5, SEEK_END);  //curpos为10

curpos = lseek(fd, -11, SEEK_END);  //curpos为-1(error)

文件位移量可以大于文件的当前长度，在这种情况下，对该文件的下一次写将延长该文件，

并在文件中构成一个空洞，这一点是允许的。位于文件中但没有写过的字节都被读为0。

 

od -c file: 以字符方式打印文件内容。

 

读文件

ssize_t read(int fd,void * buf ,size_t count);

头文件：<unistd.h>

返回实际读到的字节数。

从终端设备读时，通常一次最多读一行。

 

写文件

ssize_t write (int fd,const void * buf,size_t count);

 

copy的一个简单实现

#define BUFFSIZE 8192
int main(int argc, char **argv)
{
    if (argc != 3)
    {
        printf("Usage: %s file1 file2\n", argv[0]);
        exit(1);
    }
    
    int fd1, fd2;
    fd1 = open(argv[1], O_RDONLY);
    fd2 = open(argv[2], O_WRONLY|O_CREAT | O_TRUNC, FILE_MODE);
    char s[BUFFSIZE];
    int n;
    printf("%d  %d\n", fd1, fd2);
    while ( (n=read(fd1, s, BUFFSIZE)) > 0)
    {
        printf("%s\n", s);
        write(fd2, s, n);
        perror("write");
    }
    
    close(fd1);
    close(fd2);
}

 

2 I/O的效率

不同的I/O长度对读写时间有影响。

在上面的程序中，BUFFSIZE 会影响复制的效率。系统CPU时间的最小值开始出现在BUFFSIZE为8192处，继续增加缓存长度对此时间并无影响。--《Unix环境高级编程》

 

3 文件共享

每个打开的进程也下面三个结构相关

1 文件描符表 -- 包括文件描述符标志、指向一个文件表项的指针。

2 每一个打开的文件都有一张文件表 -- 包括文件状态标志、当前文件位移量、指向文件v节点的指针。

3 每个打开的文件都有一个v节点结构。-- v节点包含了文件类型和对此文件进行各种操作的函数的指针信息。

v节点还包含了该文件的i节点。i节点包含了文件的所有者、文件长度、文件所在的设备。

v节点一般是共享的。文件表项一般是独立的 -- 这种安排使每个进程都有它自己的对该文件的位移量。

 

int newfd= dup(oldfd)

dup之后使用同一份文件表。newfd和oldfd指的是同一个文件，共享所有的锁定、读写位置，权限或旗标。

 

fcntl

可以用来改变已打开文件的性质。也可用来获得打开文件的各种属性。

int fcntl(int fd , int cmd);

int fcntl(int fd,int cmd,long arg);

int fcntl(int fd,int cmd,struct flock * lock);

 

val = fcntl(fd, F_GETFL, 0); 

accmode = val & O_ACCMODE;

if (accmode == O_RDONLY) printf("read only");

else if (accmode == O_WRONLY) printf("write only");

else if (accmode == O_RDWR) printf("read write");

 

a.out 0</dev/tty

表示在文件描述符0上打开读

a.out 1>temp.foo

表示在文件描述符1上打开写，写到标准输出的都会转移到文件temp.foo

a.out 2 2>>temp.foo

表示在文件描述符2上打开写，添加到文件尾。

a.out 5 5 <>temp.foo

表示在文件描述符5上打开temp.foo以供读写。

 

 

read, write都因系统调用而进入内核，所以称这些函数为不带缓存的I/O函数。

如启用添加标志打开文件，便只能在末尾写。但可以在任意位置读。有写操作时，会自动定位到文件尾进行写操作。