Linux文件IO(简易)

Linux中文件分为以下几类：

普通文件，即一般意义上的文件、磁盘文件；
设备文件，代表的是系统中一个具体的设备；
管道文件、FIFO 文件，一种特殊文件，常用于进程间通信；
套接字（socket)文件，主要用在网络通信方面。

跟C/C++类似，Linux对文件IO的操作也无非就是打开 关闭 读 写 

我们这里复习一下C语言的文件操作和Qt的文件操作

大致是类似的

我开始确实是这样以为的。

学了一下才发现，原来open read之流，也只不过九牛一毛 沧海一粟 。。

先说一下文件描述符

是一个非负的整数，它是一个索引值，并指向内核中每个进程打开文件的记录表。当打开一个现存文件或创建一个新文件时，
内核就向进程返回一个文件描述符；当需要读写文件时， 也需要把文件描述符作为参数传递给相应的函数。

或者叫句柄

类似于你号码牌，通过这个号，就可以找到指定的文件

通过这个操作可以查看文件描述符的取值范围，也就是说一个进程最多只能打开1024个文件

然后看一下基本的操作：

首先惯例加入头文件

#include <sys/types.h> /* 定义数据类型，如 ssize_t，off_t 等 */
#include <fcntl.h> /* 定义 open，creat 等函数原型，创建文件权限的符号常量 S_IRUSR 等 */
#include <unistd.h> /* 定义 read，write，close，lseek 等函数原型 */
#include <errno.h> /* 与全局变量 errno 相关的定义 */
#include <sys/ioctl.h> /* 定义 ioctl 函数原型 */

打开文件

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

参数：

 

 返回值：成功返回文件描述符，失败返回 -1

关闭文件

int close(int fd);

直接传入刚才获得的文件描述符，则可关闭文件

当一个进程终止时，内核会自动关闭该进程所打开的文件

我们看个例子

int main(void) 
{ 
    //文件描述符
    int fd; 
/*调用 open 函数，以可读写的方式打开，注意选项可以用“|”符号连接*/ 
    if((fd = open("/tmp/hello.c", O_CREAT | O_TRUNC | O_WRONLY , 0600 ))<0){ 
        perror("open:"); 
        exit(1); 
    } 
    else{ 
        printf("Open file: hello.c %d
",fd); 
    } 
    //关闭该文件
    if( close(fd) < 0 ){ 
        perror("close:"); 
        exit(1); 
    } 
    else 
        printf("Close hello.c
"); 
    
    exit(0); 
}

例子中使用 

O_CREAT | O_TRUNC | O_WRONLY

对照参数表，可知表示：只写方式打开文件，打开时擦除文件内容，如果文件不存在则创建。

这里说一下 return exit(0)  和 exit(1)

exit（0）：正常运行程序并退出程序；

exit（1）：非正常运行导致退出程序；

return（）：返回函数，若在主函数中，则会退出函数并返回一值。

详细说：

1. return返回函数值，是关键字； exit 是一个函数。

2. return是语言级别的，它表示了调用堆栈的返回；而exit是系统调用级别的，它表示了一个进程的结束。
3. return是函数的退出(返回)；exit是进程的退出。

4. return是C语言提供的，exit是操作系统提供的（或者函数库中给出的）。

5. return用于结束一个函数的执行，将函数的执行信息传出个其他调用函数使用；exit函数是退出应用程序，删除进程使用的内存空间，并将应用程序的一个状态返回给OS，这个状态标识了应用程序的一些运行信息，这个信息和机器和操作系统有关，一般是 0 为正常退出，非0 为非正常退出。

6. 非主函数中调用return和exit效果很明显，但是在main函数中调用return和exit的现象就很模糊，多数情况下现象都是一致的。

读取数据

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

先看一下这个返回值类型  ssize_t

/* 在 32 位系统中 */
typedef int ssize_t; /* 32 位有符号整型值 */
typedef unsigned int size_t; /* 32 位无符号整型值*/
/* 在 64 位系统中 */
typedef long int ssize_t; /* 64 位有符号整型值 */
typedef unsigned long int size_t; /* 64 位无符号整型值 */

也就是说，这个东西就是 int

几个参数很好理解

fd　　      文件描述符

buf　　    存放数据的地址

count　　读出数据的大小

返回值：如果成功，返回读出的数据字数；如果失败返回 -1 ；读至文件尾 ，返回 0.

写入数据

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

和read相同，buf是要写入的数据的地址。

返回值： 成功返回写入数据数，失败返回-1

看个例子：

int main(void) 
{ 
    int i,fd,size,len; 
    char *buf="Hello! I'm writing to this file!"; 
    char buf_r[10]; 
    len = strlen(buf); 

/*首先调用 open 函数，并指定相应的权限*/ 
    if((fd = open("/tmp/hello.c", O_CREAT | O_TRUNC | O_RDWR,0666 ))<0){ 
        perror("open:"); 
        exit(1); 
    } 
    else 
        printf("open file:hello.c %d
",fd); 

/*调用 write 函数，将 buf 中的内容写入到打开的文件中*/ 
    if((size = write( fd, buf, len)) < 0){ 
        perror("write:"); 
        exit(1); 
    } 
    else 
        printf("Write:%s
",buf); 

/*调用 lsseek 函数将文件指针移到文件起始，并读出文件中的 10 个字节*/ 
    lseek( fd, 0, SEEK_SET ); 
    if((size = read( fd, buf_r, 10))<0){ 
        perror("read:"); 
        exit(1); 
    } 
    else 
        printf("read form file:%s
",buf_r); 

/*关闭文件*/
    if( close(fd) < 0 ){ 
        perror("close:"); 
        exit(1); 
    } 
    else 
        printf("Close hello.c
"); 


    exit(0); 
}

这里有个问题，你使用write函数，写入一串数据进文件，不一定真的写入了磁盘等储存设备中

为了确保文件保存了你修改的数据，我们这里使用一个函数用于强制文件数据同步

int fsync(int fd);

成功返回 0 ；失败返回 -1 .

刚才我们的例子中，是直接从文件头读了数据

那如果你要从随机或者指定的一个地方读数据，就需要重新定位读写位置

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

这里 off_t 也是有符号整型，可以理解为32位的 long  int

fd 　　         文件描述符

offset　　    偏移量  可正可负 分别表示向前向后移动

whence　　 基点 有三种： 

SEEK_SET：当前位置为文件的开头，新位置为偏移量的大小 
SEEK_CUR：当前位置为文件指针的位置，新位置为当前位置加上偏移量 
SEEK_END：当前位置为文件的结尾，新位置为文件的大小加上偏移量的大小

返回值：成功返回当前偏移量，失败返回  -1。

看个例子：

#include <sys/types.h> /* 定义数据类型，如 ssize_t，off_t 等 */
#include <fcntl.h> /* 定义 open，creat 等函数原型，创建文件权限的符号常量 S_IRUSR 等 */
#include <unistd.h> /* 定义 read，write，close，lseek 等函数原型 */
#include <errno.h> /* 与全局变量 errno 相关的定义 */
#include <sys/ioctl.h> /* 定义 ioctl 函数原型 */
#include <string.h> 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>



int main()
{
    int fd;
    char *readbuf;
    char *writebuf = "111111111111111111";
    char *buf = "000000000";

    if((fd = open("/mnt/hgfs/share/test.c", O_CREAT | O_RDWR,0777 ))<0){ 
        //打开失败
        exit(1); 
    } 
    //写入数据
    write(fd, writebuf, strlen(writebuf));
    //文件数据同步
    fsync(fd);
    system("cat test.c");

    lseek(fd, 6, SEEK_SET);

    //再次写入数据
    write(fd, buf, strlen(buf));
    fsync(fd);

    system("cat test.c");

    
    close(fd);
    return 0;
}

 执行hello之后，出现了2次cat test.c

第一次全是111111111111

第二次中间加入了00000000

还有一些IO操作归不到read write中，所以加入了一个函数 ioctl()

一些硬件操作 寄存器操作也都在该函数中

int ioctl(int fd, int cmd, …);

参数比较简单，分别是文件描述符 和 操作指令

这里的操作指令肯定都是宏定义。

---

后记：

我在后面试用的时候出现了问题，记录一下。

linux环境下，我代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h> /* 定义数据类型，如 ssize_t，off_t 等 */
#include <fcntl.h> /* 定义 open，creat 等函数原型，创建文件权限的符号常量 S_IRUSR 等 */
#include <unistd.h> /* 定义 read，write，close，lseek 等函数原型 */
#include <errno.h> /* 与全局变量 errno 相关的定义 */
#include <sys/ioctl.h> /* 定义 ioctl 函数原型 */

int main(int argc, char const *argv[])
{
    int fd;    
    int ret;
    char *buf = "hello hello hello";
    fd = open("/mnt/hgfs/share/txt",O_RDWR|O_CREAT,0x777);
    if(0 > fd)
    {
        perror("open file failed");
    }
　　lseek(fd,0,SEEK_END);
    write(fd,buf,strlen(buf));
    fsync(fd);

    close(fd);

    exit(0);
}

运行如下：

 也就是说，再没有txt这个文件的时候，可以正常创建。

已经创建完成后，在运行该代码就会失败提示错误：拒绝访问

然后我使用　　ls -la 　　查看了一下文件的权限

 没有写入权限

那么我用 chmod 给他加满权限

则可以正常运行了

那么问题来了，为什么我创建的 txt 文件会没有写入权限

所以我将

 改成了

 这样就可以运行很多次不会报错了

中途我 试过 0x700 也不可以

不知道为什么，记住以后这样做，用宏定义。

接下来我又：

char *readbuf = NULL;

.....
.....


lseek(fd,5,SEEK_SET);
ret = read(fd,readbuf,5);
printf("%d
",ret);

想要读出距离文件头5个字节处的数据

结果被报错

为了解决错误，我尝试了2种方案

1、

char readbuf[5];

2、

char *readbuf = (char *)malloc(sizeof(char*));

运行结果显示，这两种方法都可以正常读取文件。

经过排查发现如果我注释掉

fsync(fd);

那么即便在栈区申请空间也不会报错了。

目前这个函数对我来说仍是个迷 - -

解决再更新

lseek(fd,5,SEEK_SET);ret = read(fd,readbuf,5);printf("%d ",ret);