Linux系统编程常用函数 (文件/目录)

Lunix系统编程函数多且复杂，本文记录一下Linux系统编程最最常用的哪些函数以及这些函数的常见用法。当然本文不可能囊括所有，所以在编程时候最好的学习方法还是查看manpage，多看多写，熟能生巧。

博主继续Linux编程不久，水平有限文章有错误还请各位不吝指出。废话不多说，开始咯。

文件操作：

Open函数：     所需头文件#include<sys/types.h>        #include<sys/stat.h>          #include<fcntl.h>

int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);     函数作用是打开一个文件，pathname是要打开文件的"路径+名称"，flags是打开方式，mode是文件权限（配合新建文件时候使用，会受umask影响）。

其中flags的取值：O_RDONLY—只读打开、 Q_WRONLY—只写打开、O_RDWR—读、写打开 ；这三个变量只能指定一个 ；O_CREAT—若文件不存在，则创建它。需要使用mode（文件权限标志）选项，来指明新文件的访问权限 ；O_APPEND—追加写；O_TRUNC 如果此文件存在，而且为只读或只写成功打开，则将其长度截短为0。O_NONBLOCK 如果pathname指的是一个FIFO、一个块特殊文件或一个字符特殊文件，则此选择项为此文件的本次打开操作和后续的I/O操作设置非阻塞方式。O_NDELAY所产生的结果使I/O变成非阻塞模式(non-blocking)，在读取不到数据或是写入缓冲区已满会马上return，而不会阻塞等待。

返回值：成功则返回打开文件的描述符，失败则返回-1。
文件标识符0、1、2分别代表标准输入、标准输出和标准错误输出，分别用常量STDIN_FILENO、STDOUT_FILENO和STDERR_FILENO代替。

Close函数：

int close(int fd);    与open相对应的，close是关闭文件函数，fd是想要关闭的文件描述符。这个函数几乎不会产生错误。

Read函数：#include<unistd.h>

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);　　函数作用是从文件中读取数据，fd是想从文件描述符为fd中读取，buf是要存放读入数据的缓冲区，count是缓冲区大小。

返回值>0，实际读到的字节数，=0读到文件末尾对端关闭了，-1产生错误，看errno：

EINTR 此调用被信号所中断。EAGAIN / EWOULDBLOCK 当使用不可阻断I/O 时（O_NONBLOCK），若无数据可读取则返回此值。EBADF 参数fd 非有效的文件描述词，或该文件已关闭。

Write函数：#include<unistd.h>

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);　　与read相对于的，函数作用是写出数据。fd是写到文件描述符为fd的文件中，buf要把哪里缓冲区的数据写出，count是缓冲区大小。

返回值：如果顺利write()会返回实际写入的字节数。当有错误发生时则返回-1，错误代码存入errno中。

Perror函数：#include <stdio.h>

void perror(const char *s);　　这个函数有关上面函数返回值时，多次提到的错误代码。它的作用是：先打印s指向的字符串，然后输出当前errno值所对应的错误提示信息，例如当前errno若为12，调用perror("ABC")，会输出"ABC: Cannot allocate memory"。

此函数通常用于做很多判断上诉函数错误后的错误信息打印。

相似功能的有：strerror 函数： char *strerror(int errnum);，它传入一个错误号errno，传出该错误号的对应错误详细。

Fcntl函数：

int fcntl(int fd, int cmd, .../*arg*/....);　　函数作用是：改变一个【已经打开】的文件的 访问控制属性。重点是F_GETFL和F_SETFL这两个的用法。

改变某个打开文件的权限：int flags=fcntl (fd, F_GETFL);   --->      flags |= (想要的权限);　　--->    fcntl(fd,F_SETFL,flags);

Lseek函数：

Linux 中可使用系统函数 lseek 来修改文件偏移量(读写位置)，每个打开的文件都记录着当前读写位置，打开文件时读写位置是 0，表示文件开头，通常读写多少个字节就会将读写位置往后移多少个字节。但是有一个例外，如果以 O_APPEND方式打开，每次写操作都会在文件末尾追加数据，然后将读写位置移到新的文件末尾。lseek和标准 I/O 库的 fseek 函数类似，可以移动当前读写位置（或者叫偏移量）。

off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);　　fd要偏移的文件描述符；offest偏移量；whence要从哪开始偏移，可以的取值：SEEK_SET:从文件头部开始偏移offset个字节。SEEK_CUR：从文件当前读写的指针位置开始，增加offset个字节的偏移量。SEEK_END：文件偏移量设置为文件的大小加上偏移量字节。

返回值：失败返回-1； 成功：返回的值是较文件起始位置向后的偏移量。

两个特别注意：①lseek 允许超过文件结尾设置偏移量，文件会因此被拓展。②注意文件“读”和“写”使用同一偏移位置。

lseek常见两个应用场景：①通过 lseek 获取文件的大小：len=lseek(fd, 0, SEEK_END);    ②使用 lseek 拓展文件：write 操作才能实质性的拓展文件。单 lseek 是不能进行拓展的。一般：write(fd, "a", 1);

Stat函数：

int stat(const char *path, struct stat *buf); 　　获取文件属性，(从文件的inode 结构体中获取)。path是"路径名+文件名"，stat是传出参数，返回path文件的文件属性结构体(这个可是编程是看manpage)。

struct stat {
    dev_t         st_dev;       //文件的设备编号
    ino_t         st_ino;       //节点
    mode_t        st_mode;      //文件的类型和存取的权限
    nlink_t       st_nlink;     //连到该文件的硬连接数目，刚建立的文件值为1
    uid_t         st_uid;       //用户ID
    gid_t         st_gid;       //组ID
    dev_t         st_rdev;      //(设备类型)若此文件为设备文件，则为其设备编号
    off_t         st_size;      //文件字节数(文件大小)
    unsigned long st_blksize;   //块大小(文件系统的I/O 缓冲区大小)
    unsigned long st_blocks;    //块数
    time_t        st_atime;     //最后一次访问时间
    time_t        st_mtime;     //最后一次修改时间
    time_t        st_ctime;     //最后一次改变时间(指属性)
};

返回值:      执行成功则返回0，失败返回-1，错误代码存于errno。

Lstat函数：

与stat函数一样，区别在于stat会符号穿透，而lstat不会穿透(即传入一个链接，不会解析原文件，而会解析成链接)

Link函数：

int link(const char *oldpath, const char *newpath); 　　可以为已经存在的文件创建目录项(硬链接)，path都是“路径+文件名”

成功：0；失败：-1 设置 errno 为相应值

Unlink函数：

int unlink(const char *pathname);　　与link相对的，删除一个文件的目录项

成功：0；失败：-1 设置 errno 为相应值

注意 Linux 下删除文件的机制：不断将 st_nlink -1，直至减到 0 为止。无目录项对应的文件，将会被操作系统择机释放。(具体时间由系统内部调度算法决定)

因此，我们删除文件，从某种意义上说， 只是让文件具备了被释放的条件。

unlink 函数的特征：清除文件时，如果文件的硬链接数到 0 了，没有 dentry 对应，但该文件仍不会马上被释放。要等到所有打开该文件的进程关闭该文件，系统才会挑时间将该文件释放掉。

Dup/Dup2函数：

这两个函数功能:都是文件描述符拷贝。重定向文件描述符指向。比较常用的是dup2：

int dup2(int oldfd, int newfd);　　　　文件描述符其实是一个bitmap，那么此函数的功能就是把bitmap中newfd位置指向oldfd位置，实现重定向。

成功：返回一个新文件描述符；如果 oldfd 有效，则返回的文件描述符与 oldfd 指向同一文件。

失败：如果 oldfd 无效，调用失败，关闭 newfd。返回-1，同时设置 errno 为相应值。

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

void error_handling(char *message);

//实现把argv[1]文件内容copy到argv[2]文件中
int main(int argc,char *argv[])
{
    char buf[1];
    int n=0;
    
    //open函数打开argv[1]文件并返回文件描述符
    int fd1=open(argv[1],O_RDONLY);
    if (fd1==-1) error_handling("open argv1 error");

    //同上
    int fd2=open(argv[2],O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC,0664);
    if (fd2==-1) error_handling("open argv2 error");

    //copy主体
    while ((n=read(fd1,buf,1024))!=0) {    //read函数从fd1读取文件到buf，并返回读取大小
        if (n<0) {    //读完了
            perror("read error");
            break;
        }
        write(fd2,buf,n);    //把读取到的buf的内容写到fd2中
    }

    close(fd1);    //关闭fd1
    close(fd2);    //关闭fd2

    return 0;
}

void error_handling(char *message) {
    perror(message);
    exit(1);
}

目录操作：

Getcwd函数：

char *getcwd(char *buf, size_t size);　　获取进程当前工作目录 (卷 3，标库函数)

成功：buf 中保存当前进程工作目录位置。失败返回 NULL。

Chdir函数：

int chdir(const char *path);　　改变当前进程的工作目录

成功：0；失败：-1 设置 errno 为相应值

Opendir函数：

DIR *opendir(const char *name);　　根据传入的目录名打开一个目录 (库函数) 

成功返回指向该目录结构体指针，失败返回 NULL

Readdir函数:

struct dirent *readdir(DIR *dirp); 成功返回目录项结构体指针；失败返回NULL设置errno为相应值.

struct dirent {
　　ino_t d_ino; /* inode number */ 　　重点 
　　off_t d_off; /* offset to the next dirent */
　　unsigned short d_reclen; /* length of this record */
　　unsigned char d_type; /* type of file */
　　char d_name[256]; /* filename */　　重点
};

Closedir函数：

int closedir(DIR *dirp);　　关闭打开的目录　　

成功：0；失败：-1 设置 errno 为相应值

在linux下遍历某一目录下内容LINUX下历遍目录的方法一般是这样的：打开目录->读取->关闭目录，相关函数是opendir -> readdir -> closedir　;

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include<string.h>
#include<dirent.h>

void read_dir(char *dir);

void isFile(char *name) {
    int ret=0;
    struct stat sb;        //stat结构体

    ret = stat(name,&sb);
    if (ret==-1) {
        perror("stat error");
        return;
    }

    if (S_ISDIR(sb.st_mode)) {    //判断是否目录，是的话继续向下递归
        read_dir(name);
    }

    //不是目录，是文件，打印
    printf("%10s		%ld
",name,sb.st_size);

    return;
}

void read_dir(char *dir) {
    char path[256];
    DIR* dp;    //目录指针
    struct dirent *sdp;    // 目录项结构体

    dp=opendir(dir);    //open()函数打开目录，返回目录结构体
    if (dp==NULL) {
        perror("opendir error");
        return;
    }

    while ((sdp=readdir(dp))!=NULL) {
        if (strcmp(sdp->d_name,".")==0 || strcmp(sdp->d_name,"..")==0) continue;    //目录里有这两个东西，忽略避免死循环


        //拼接目录字符串并继续递归旧：目录+名字
        sprintf(path,"%s/%s",dir,sdp->d_name);
        isFile(path);
    }

    closedir(dp);    //open了一定记得close
}


int main(int argc,char *argv[])
{
    if (argc==1)
        isFile(".");
    else
        isFile(argv[1]);
    return 0;
}

进程相关，进程间通信，线程相关，线程同步在另一篇文章：https://www.cnblogs.com/clno1/p/12935702.html