Linux下文件I/O系统调用

文件类型

Linux系统中把一切都看做文件，Linux有7中类型文件：普通文件-、目录(dierectory)文件、符号(link)链接、字符 (character)设备文件、块(block)设备文件、管道(pipe)文件、套接字(socket)文件。其中文件、目录、符号链接会占用磁盘空间来存储，而块设备、字符设备、套接字、管道是伪文件，并不占用磁盘空间。

文件类型
文件类型标识	文件类型
-	普通文件
d	目录文件
l	符号链接
c	字符设备
b	块设备
p	管道
s	套接字socket

文件描述符

文件描述符（file descriptor, fd）是Linux内核为了高效管理已被打开的文件所创建的索引，其是一个非负整数（通常是小整数），用于指代被打开的文件，所有执行I/O操作的系统调用都通过文件描述符。程序在开始运行时，系统会自动打开三个文件描述符，0是标准输入，1是标准输出，2是标准错误。POSIX标准要求每次打开文件时（含socket）必须使用当前进程中最小可用的文件描述符号码，因此第一次打开的文件描述符一定是3.

文件描述符	用途	POSIX文件描述符	标准I/O文件流
0	标准输入	STDIN_FILENO	stdin
1	标准输出	STDOUT_FILENO	stdout
2	标准出错	STDERR_FILENO	stderr

文件I/O操作函数
open()
函数原型

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

open()系统调用用来打开一个文件，并返回一个文件描述符(file description), 并且该文件描述符是当前进程最小、未使用的文件描述符数值。

参数： path: 要打开的文件、设备的路径

oflag: 由多个选项进行“或”运算构造oflag参数。

必选： O_RDONLY (只读)、 O_WRONLY(只写)、 O_RDWR（读写）

可选： O_APPEND 每次写时都追加到文件的尾端。

O_CREAT 文件不存在则创建它，使用该选项需要第三个参数mode

O_TRUNC 如果文件存在，而且为只写或读写成功打开，则将其长度截取为0；

O_NONBLOCK 如果path是一个FIFO、块设备、字符特殊文件则此选项为文件的本次打开和后续的I/O操作设置非阻塞模式方式。

O_EXEC、O_SEARCH、O_CLOEXEC、O_NOCTTY....

示例代码

int    fd;  //文件描述符              
fd = open(“text.txt”, O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC, 0666); 
/*
*  以可读可写形式打开text.txt,如果文件不存在，则创建该文件，权限为0666 如果文件存在，将其长度截取为0； 
*/                      
                 
fd = open(“text.txt”, O_WRONLY|O_APPEND);
/*
*以只读的形式打开已经存在的文件text.txt, 并且每次写时都追加到文件的尾端。
*
*/

create()
函数原型

int creat(const char *path, mode_t mode);

//此函数用来创建一个新文件并返回其fd。它等价于 open(path, O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, mode);

示例代码

int    fd;    

fd=creat(“text.txt”, 0644); //以0644形式创建text.txttext.txt

close()
函数原型

int  close(int   fd);

示例代码

close(fd); //fd为我们要关闭的文件描述符

lseek()
函数原型

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

我们在从文件里读出内容，或往文件写如内容的时候都有一个起始地址，这个起始地址就是当前文件偏移量，当我们对文件进行读写的时候都会使文件偏移量往后偏移。这点就类似于我们打开记事本开始编辑文本时的光标，我们读或写入时从光标所在位置开始读写，每读写一个字节都会使光标往后偏移。通过lseek()这个函数我们可以调整文件偏移量的地址。其中 whence 可以是以下三个值：

whence	位置
SEEK_SET	文件头
SEEK_CUR	当前位置
SEEK_END	文件尾

示例代码

// 而offset就是相对于whence 的偏移量，譬如：

lseek(fd, 0, SEEK_SET);  //将文件偏移量设置到了文件开始的第一个字节上； 

lseek(fd, 0, SEEK_END)； //将文件偏移量设置到文件最后一个字节上；

lseek(fd, -1, SEEK_END)；//将文件偏移量设置到文件最后的倒数第一个字节上；

read()
函数原型

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

read()函数用来从打开的文件描述符对应的文件中读取数据放到buf指向的内存空间中去，最多不要超过nbytes个字节，这里的nbytes一般是buf剩余的空间大小。如read成功，则返回实际读到的字节数（由nbytes或读到文件尾决定，其中EOF宏用来判断是否到了文件尾），如果返回值小于0则表示出错，如尝试读一个没有权限读的文件时就会抛错。

示例代码

int rv = 0;
rv = read(fd, buf, strlen(buf)); //如果成功，rv 值为read读到实际字节数；如果read失败，则rv <0;

write()
函数原型

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

write()函数用来往打开的文件描述符fd指向的文件中写入buf指向的数据，其中nbytes指定要写入的数据大小。如果返回值 <0则说明写入出错，譬如尝试往一个只读的文件中写入则会抛错，错误的原因系统会保存到errno变量中去。如果>0则为实际写入的数据大小

示例代码

int rv = -1;

rv = write(fd, buf, strlen(buf)); //如果write成功，则rv的值为实际写到buf中的字节数，出错则rv的值小于 0；

dup()和dup2()
函数原型

int  dup(int  fd); 
int dup2(int fd, int fd2);

这两个函数都可以用来复制一个新的文件描述符来指向fd对应的文件。这两个系统调用经常用在标准输入、标准输出、标准出错重定向。
dup()返回的新文件描述符一定是当前可用文件描述符中的最小数值； dup2可以用fd2参数来指定新的文件描述符。如果fd2已经打开，则先关闭。如fd等于fd2, 则dup2返回fd2, 而不关闭它。

模式	说明
R_OK	测试读许可权
W_OK	测试写许可权
X_OK	测试执行许可权
F_OK	测试文件是否存在

示例代码

dup2(fd, STDIN_FILENO);   //标准输入重定向到 std.txt 文件中去   

dup2(fd, STDOUT_FILENO);  //标准输出重定向到 std.txt 文件中去  
  
dup2(fd, STDERR_FILENO);  //标准出错重定向到 std.txt 文件中去

access()系统调用
函数原型

int access(const char *path, int mode);

access()可以用来测试文件是否存在或测试其权限位，其中第一个参数path是相应的文件路径名，第二个参数是要测试的模式。其中mode说明如下：

示例代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#define TEST_FILE "access.c" 
int main(void)
{   
    if( access(TEST_FILE, F_OK)!=0 )    
    {      
          printf("File %s not exist!\n", TEST_FILE);      
          return 0;    
    }
    printf("File %s exist!\n", TEST_FILE);

    if(access(TEST_FILE, R_OK)==0)        
        printf("READ OK\n");

    if(access(TEST_FILE, W_OK)==0)          
        printf("WRITE OK\n");

    if(access(TEST_FILE, X_OK)==0)        
        printf("EXEC OK\n");

    return 0;
}

文件i/o基本的使用示例

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#define   S_BUFFER       1024
#define	  MSG_STR        "Hello word"

int main (int argc, char **argv)
{
    int       fd;
    int       rv = -1;
    char      buf[S_BUFFER];
    fd = open("test.txt", O_RDWR|O_CREAT|O_APPEND, 0666);  // open()的使用
    if(fd < 0)
    {
        printf("Open/create: %s failure : %s\a\n","text.txt",strerror(errno));
        return 0;
    }
    printf("open/create file test.txt descriptor[%d]\n", fd);
    memset(buf,0,sizeof(buf));     //清空buf

    if( rv = write(fd, MSG_STR, strlen(MSG_STR))<0)  //write 数据到buf
    {

        printf("Open/create: %s failure : %s\a\n","text.txt",strerror(errno));
        goto cleanup;  //goto语句使用，用来出错处理
    }

    lseek(fd,0,SEEK_SET);  //设置文件偏移量

    if(( rv = read(fd, buf,sizeof(buf) ))<0 )  //read数据到buf
    {
 
        printf("Open/create: %s failure : %s\a\n","text.txt",strerror(errno));
        goto cleanup;
    }
    printf("read %d bytes from test.txt: %s\n",rv,buf);


cleanup:
    close(fd);
            

    return 0;
}

来源：CSDN

作者：cxy-001

链接：https://blog.csdn.net/qq_44045338/article/details/104587274

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文件I/O操作函数

open()

函数原型

示例代码

create()

函数原型

示例代码

close()

函数原型

示例代码

lseek()

函数原型

示例代码

read()

函数原型

示例代码

write()

函数原型

示例代码

dup()和dup2()

函数原型

示例代码

access()系统调用

函数原型

示例代码

文件i/o基本的使用示例