?Linux操作系統(tǒng)是基于文件概念的。文件是以字符序列構(gòu)成的信息載體。根據(jù)這一點(diǎn)，可以把I/O設(shè)備當(dāng)做文件來處理，因此，在磁盤上的普通文件進(jìn)行交互所用的統(tǒng)一系統(tǒng)調(diào)用可以直接用于I/O設(shè)備。這樣大大簡化了系統(tǒng)對于不同設(shè)備的處理，提高了效率。Linux中的文件主要分為6種：普通文件、目錄文件、符號鏈接文件、管道文件、套接字文件和設(shè)備文件。

?????? 那么，內(nèi)核如何區(qū)分和引用特定的文件呢？這里用到了一個(gè)重要的概念——文件描述符。對于Linux而言，所有的設(shè)備和文件的操作都是通過文件描述符來進(jìn)行的。文件描述符是一個(gè)非負(fù)的整數(shù)，它是一個(gè)索引值，并指向在內(nèi)核中每個(gè)進(jìn)程打開文件的記錄表。當(dāng)打開一個(gè)現(xiàn)存文件或創(chuàng)建一個(gè)新文件時(shí)，內(nèi)核就向進(jìn)程返回一個(gè)文件描述符；讀寫文件時(shí)，需要把文件描述符作為參數(shù)傳遞給相應(yīng)的函數(shù)。

?????? 通常，一個(gè)進(jìn)程啟動(dòng)時(shí)，都會打開3個(gè)流：標(biāo)準(zhǔn)輸入、標(biāo)準(zhǔn)輸出和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤。這3個(gè)流分別對應(yīng)文件描述符0、1? 和 2（對應(yīng)的宏分別是STDIN_FILENO、STDOUT_FILENO和STDERR_FILENO）。

????? 基于文件描述符的I/O操作雖然不鞥直接移植到類Linux以外的系統(tǒng)上去（如Windows），但它往往是實(shí)現(xiàn)某些I/O操作的唯一途徑，如Linux中底層文件操作函數(shù)、多路I/O、TCP/IP套接字編程接口等。同時(shí)，他們也很好地兼容POSIX標(biāo)準(zhǔn)，因此，可以很方便地移植到任何POSIX平臺上。基于文件描述符的I/O操作是Linux中最常用的操作之一。

????? 文件I/O相關(guān)函數(shù)：open() 、read() 、write() 、lseek() 和close() 。這些函數(shù)的特點(diǎn)是不帶緩沖，直接對文件（包括設(shè)備）進(jìn)行讀寫操作。這些函數(shù)不是ANSI C的組成部分，而是POSIX相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來定義。

1、文件打開與和關(guān)閉

???????open()函數(shù)用于創(chuàng)建或打開文件，在打開或創(chuàng)建文件時(shí)可以指定文件打開方式及文件的訪問權(quán)限。

??????? 函數(shù)原型如下:

[cpp]?view plaincopy

#include?<sys/stat.h>??

#include?<fcntl.h>??

??

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

1）pathname: 被打開的文件名（可包括路徑名）

2）flags（文件打開方式，這里介紹幾個(gè)常用的）

O_RDONLY???只讀

O_WRONLY??只寫

O_RDWR?????? 可讀可寫

這三者必有其一

O_CREAT??? 如果文件不存在，就創(chuàng)建一個(gè)新文件，并用第三個(gè)參數(shù)為其設(shè)置權(quán)限；

O_TRUNC????若文件已經(jīng)存在，那么會刪除文件中的全部原有數(shù)據(jù)，并且設(shè)置文件大小為0；

O_APPEND? 以添加方式打開文件，在寫文件時(shí)，文件讀寫文職自動(dòng)指向文件的末尾，即將寫入的數(shù)據(jù)添加到文件的末尾；

3）perms 新建文件的存取權(quán)限

????? close()函數(shù)用于關(guān)閉一個(gè)被打開的文件。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程終止時(shí)，所有打開的文件都有內(nèi)核自動(dòng)關(guān)閉。很多程序都利用這一特性而不顯示地關(guān)閉一個(gè)文件。

函數(shù)原型:

[cpp]?view plaincopy

#include?<unistd.h>??

??

int?close(int?fd);??

?

2、文件讀寫

???????read()函數(shù)從文件中讀取數(shù)據(jù)存放到緩沖區(qū)中，并返回實(shí)際讀取的字節(jié)數(shù)。若返回0，則表示沒有數(shù)據(jù)可讀，即已達(dá)到文件尾。讀操作從文件的當(dāng)前讀寫位置開始讀取數(shù)據(jù)，當(dāng)前讀寫位置自動(dòng)往后移動(dòng)。

函數(shù)原型：

[cpp]?view plaincopy

#include?<unistd.h>??

??

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

函數(shù)傳入值：

fd? 文件描述符；

buf 指定存儲器讀取數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)；

count? 指定讀出的字節(jié)數(shù)；

函數(shù)返回值：

成功：讀到的字節(jié)數(shù)；

0：已到達(dá)文件尾；

-1：出錯(cuò)；

在讀到普通文件時(shí)，若讀到要求的字節(jié)數(shù)之前已到達(dá)問價(jià)你的尾部，則返回的字節(jié)數(shù)會小于指定讀出的字節(jié)數(shù)；

????????write()函數(shù)將數(shù)據(jù)寫入文件中，并返回實(shí)際寫入的字節(jié)數(shù)。寫操作從文件的當(dāng)前讀寫位置開始寫入。對磁盤文件進(jìn)行寫操作時(shí)，若磁盤已滿，write()函數(shù)返回失敗；

函數(shù)原型：

[cpp]?view plaincopy

#include?<unistd.h>??

??

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

函數(shù)傳入值：

fd? 文件描述符

buf? 指定存儲器寫入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)

count? 指定讀出的字節(jié)數(shù)

函數(shù)返回值：

成功：已寫的字節(jié)數(shù)

-1：出錯(cuò)

下面寫個(gè)簡單小程序，實(shí)現(xiàn)copy程序，完成文件的復(fù)制，代碼如下：

[cpp]?view plaincopy

#include?<stdio.h>??

#include?<unistd.h>??

#include?<sys/types.h>??

#include?<fcntl.h>??

#include?<sys/stat.h>??

#define?maxsize?256??

??

int?main(int?argc,?char?*argv[])??

{??

????int?fd1,fd2;??

????int?byte;??

????char?buffer[maxsize];??

??

????if(argc?!=?3)??

????{??

????????printf("command?error!\n");??

????????return?-1;??

????}??

??

????if((fd1?=?open(argv[1],O_RDONLY))?==?-1)??

????{??

????????perror("open?fails");??

????????return?-1;??

????}??

??

????if((fd2?=?open(argv[2],O_WRONLY?|?O_CREAT?|?O_TRUNC?,0664))?==?-1)//如果文件不存在，則創(chuàng)建，若存在，則覆蓋；??

????{??

????????perror("open?fails");??

????????return?-1;??

????}??

??

????while(1)??

????{??

????????if((byte?=?read(fd1,buffer,maxsize))?>?0)??

????????????write(fd2,buffer,byte);??

??

????????if(byte?==?0)??

????????????break;?//如果讀不到數(shù)據(jù)，則返回??

????}??

??

????close(fd1);??

????close(fd2);??

??

????return?0;??

}??

執(zhí)行結(jié)果如下：

[cpp]?view plaincopy

fs@ubuntu:~/qiang/fileIO/open$?ls?-l??

total?16??

-rwxrwxr-x?1?fs?fs?7388?Jan??4?16:18?cp??

-rw-rw-r--?1?fs?fs??625?Jan??4?16:18?cp.c??

-rw-rw-r--?1?fs?fs??526?Jan??4?16:01?file1.c??

fs@ubuntu:~/qiang/fileIO/open$?./cp?file1.c?file2.c??

fs@ubuntu:~/qiang/fileIO/open$?ls?-l??

total?20??

-rwxrwxr-x?1?fs?fs?7388?Jan??4?16:18?cp??

-rw-rw-r--?1?fs?fs??625?Jan??4?16:18?cp.c??

-rw-rw-r--?1?fs?fs??526?Jan??4?16:01?file1.c??

-rw-rw-r--?1?fs?fs??526?Jan??4?16:19?file2.c??

fs@ubuntu:~/qiang/fileIO/open$???

我們可以看到，原來file2.c并不存在，執(zhí)行完程序后，file2.c存在，且大小和file1.c相同；

?

3、文件定位

?????? lseek()函數(shù)對文件當(dāng)前讀寫位置進(jìn)行定位。它只能對可定位（可隨機(jī)訪問）文件操作。管道、套接字和大部分字符設(shè)備文件不支持此類操作；

函數(shù)原型：

[cpp]?view plaincopy

#include?<unistd.h>??

#include?<sys/types.h>??

??

off_t?lseek(int?fd?,off_t?offset,int?whence);??

函數(shù)傳入值：

fd? 文件描述符

offset?? 相對于基準(zhǔn)點(diǎn)whence 的偏移量。以字節(jié)為單位，正數(shù)表示向前移動(dòng)，負(fù)數(shù)表示向后移動(dòng)

whence 當(dāng)前位置的基點(diǎn)

SEEK_SET：文件的起始位置

SEEK_CUR：文件當(dāng)前讀寫位置

SEEK_END：文件的結(jié)束位置

函數(shù)的返回值：

成功：文件當(dāng)前讀寫位置

-1：出錯(cuò)

? ??? 我們可以通過lseek函數(shù)實(shí)現(xiàn)一個(gè)小功能：查看文件的大小，代碼如下：

[cpp]?view plaincopy

#include?<stdio.h>??

#include?<unistd.h>??

#include?<fcntl.h>??

#include?<sys/stat.h>??

#include?<sys/types.h>??

??

int?main(int?argc,?const?char?*argv[])??

{??

????int?fd;??

????int?length;??

??

????if(argc?!=?2)??

????{??

????????printf("command?error!\n");??

????????return?-1;??

????}??

??

????if((fd?=?open(argv[1],O_RDONLY))?==?-1)??

????{??

????????perror("open?fails");??

????????return?-1;??

????}??

??

????length?=?lseek(fd,0,SEEK_END);??

??????

????printf("The?length?of?%s?is?%d?bytes!\n",argv[1],length);??

??

????return?0;??

}??

執(zhí)行結(jié)果如下：

[cpp]?view plaincopy

fs@ubuntu:~/qiang/fileIO/lseek$?ls?-l??

total?12??

-rwxrwxr-x?1?fs?fs?7308?Jan??4?16:47?lseek??

-rw-rw-r--?1?fs?fs??424?Jan??4?16:46?lseek.c??

fs@ubuntu:~/qiang/fileIO/lseek$?./lseek?lseek.c??

The?length?of?lseek.c?is?424?bytes!??

fs@ubuntu:~/qiang/fileIO/lseek$???

我們可以看到，得到了lseek.c正確大小！

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Linux 系统应用编程——文件I/O的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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