Linux学习文件I/O编程

在Linux中，为了保护内核空间，将程序的运行空间分为内核空间和用户空间，（内核态和用户态），他们运行在不同的级别上，在逻辑上是相互隔离的，因此用户进程在通常情况下不允许访问内核数据，也无法使用内核函数，他们只能在用户空间操作用户数据，调用用户空间的函数，操作系统为用户提供了两个接口：

1.一个是用户编程接口API，用户利用这些操作命令来组织和控制任务的执行或管理计算机系统，

2.另一个接口是系统调用，编程人员使用系统调用来请求操作系统提供服务。

系统调用包括：

进程控制、

文件系统控制、

系统控制、

内存管理、

网络管理、

socket控制、

用户管理、

进程间通信8个模块

Linux中文件分为4种，

普通文件、目录文件、链接文件、设备文件

要区分这些文件就要了解“文件描述符”

文件描述符是一个非负的整数，他是一个索引值，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。

     通常，一个进程启动时，都会打开3个文件，标准输入，标准输出，标准出错处理，这3个文件描述符为0、1和2

也就是宏替换STDIN_FILENO

STDOUT_FILENO

STDERR_FILENO

基本I/O操作

Linux的输入/输出（I/O）操作，通常为5个方面：

打开，读取，写入，定位，和关闭

对应的有5个系统调用：

open,read,write,lseek,close

这5个函数也称为不带缓冲区的I/O操作，程序员可以直接操作硬件，其原型如下：

#include<sys/types.h>

#include<sys/stat.h>

#include<fcntl.h>

#include<unistd.h>

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

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

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

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

int close(int fd)

1.open函数

open函数的原型如下：

int open(const char *pathname, int flags)

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

函数传入参数含义如下：

pathname:为字符串，表示被打开的文件名称，可以包含路径。

flags ：为一个或多个标志，表示文件的打开方式，常用标志如表所示：

O_RDONLY 只读方式打开

O_WRONLY 只写方式打开

O_RDWR　　读/写方式打开

O_CREAT    如果文件不存在，就创建新的文件

O_EXCL      如果使用O_CREAT时文件存在，则可返回错误消息

O_TRUNC　　如果文件已存在，且以只读或只写成功打开，则先全部删除文件中原有的数据

O_APPEND　　以添加方式打开文件，在打开文件的同时，文件指针指向文件的末尾、

注意：在open函数中，flags参数可以用过“|”组合而成，O_RDONLY,O_WRONLY,O_RDWR这三种方式是互斥的，不可同时使用，因此这3个参数只能出现一个。

mode 被打开文件的存取权限模式，可以使用八进制数来表示新文件的权限，也可以采用<sys/stat.h>中定义的符号常量，当打开已有文件时，将忽略这个参数，函数返回值：成功则返回文件描述符，出错返回-1。

文件模式符号常量：

S_IRWXU 　　00700 　　 所属用户读。写和执行权限

S_IRUSR　　  00400　　 所属用户读权限

S_IWUSR　　 00200　　 所属用户写权限

S_IXUSR 　　 00100　　 所属用户执行权限

S_IRWXG　　 00070　　 组用户读，写和执行权限

S_IRGRP　　  00040　　 组用户读权限　

S_IWGRP 　　00020　　组用户写权限

S_IXGRP　　 00010　　组用户执行权限

S_IRWXO　　00007　　其他用户读，写和执行权限

S_IROTH　　00004　　其他用户读权限

S_IWOTH　　00002　　其他用户写权限

S_IXOTH　　00001　　其他用户执行权限

2.read和write函数

函数原型如下：

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

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

函数传入参数含义如下：

fd 文件描述符

buf 指定存储器独处数据的缓冲区

count 指定读出或写入的字节数

函数返回值：如果发生错误，那么返回值为-1，同时设置errno变量为错误代码，如果操作成功，则返回值是实际读取或写入的字节数，这个字节数可能小于要求的字节数count，对于读操作而言，当文件所剩的字节数少于count时，就会出现这种情况，而对于写操作来说，当磁盘已满或者某些别的问题时，也会出现这种情况。

        由于每次读/写的字节数是可以设定的，即使每次读取或写入一字节也是可以的，但是在数据量比较大时，这样做会比一次读取大块数据付出的代价高很多，因此在使用这2个函数时应该尽量采取块读/写的方式，提高I/O的效率。

3.close函数

    当使用完文件时可以使用close关闭文件，close会让缓冲区中的数据写回磁盘，并释放文件所占的资源，close的原型如下：

int close(int fd)

函数传入参数：fd文件描述符

函数返回值：若文件顺利关闭则返回0，发生错误则返回-1，并置errno,通常文件在关闭时出错是不常见的，但也不是不可能的情况，他别是在关闭通过网络访问的文件时就会出现这种情况。

/***fileio.c***/
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<stdio.h>

int main(void)
{
	int fd,size;
	char s[] = "This program is used to show how to use open(),write(),read()function.\nHave fun!\n";
	char buffer[80];
	/*以可读/写方式打开一个文件，如果不存在则创建该文件*/
	fd = open("temp.log", O_WRONLY | O_CREAT);
	if( -1 == fd )
	{	
		printf("Open or create file named\"temp.log\"failed.\n");
		return -1;
	}
	write( fd, s, sizeof(s) );/*向该文件中写入一个字符串*/
	close(fd);
	fd = open("temp.log", O_RDONLY );
	if(-1 == fd )
	{
		printf("Open ifle named\"temp.log\"failed.\n");
		return -1;
	}
	/*读取文件内容保存到buffer指定的字符串数组中，返回读取的字符个数*/
	size = read( fd, buffer, sizeof(buffer) );
	close( fd );
	printf("%s",buffer);
	return 0;
}

 2.7.3 标准I/O操作