Linux文件I/O（一）

概述

文件操作符

文件是操作系统的一个重要概念。所有执行I/O操作的系统调用都以文件描述符，一个非负整数，来指代打开的文件。可以用来表示所有类型的已打开文件（pipe,FIFO,socket,终端，设备，普通文件），针对每个进程，文件描述符自成一套。

一般大多数程序都使用三种标准的文件描述符。包括shell。

标准文件描述符

文件描述符	用途	POSIX名称	stdio流
0	标准输入	STDIN_FILENO	stdin
1	标准输出	STDOUT_FILENO	stdout
2	标准错误	STDERR_FILENO	stderr

 

执行文件I/O操作的4个主要系统调用：

• fd = open(pathname,flags,mode) 打开pathname所标识的文件，并返回文件描述符，用以在后面的程序中表示打开的文件。如果文件不存在，则可以设置flags位来决定是否创建新文件，flags还可以确定以什么模式打开文件（只读，只写，读写）。如果文件是新创建的，则可以设置mode参数决定文件的访问模式。如果没有创建新文件，可以忽略mode 参数。
• numread = read(fd,buffer,count) 调用从fd所指代的打开文件，从中读取最多count字节的数据，存至buffer中。read返回实际读取的字节数给numread。实际上，若在一次读取中遇到文件结束符EOF，返回值不等于count。
• numwritten = write(fd,buffer,count) 向fd所指代的文件中写入至多count字节，这些字节来自于buffer中。write返回实际写入的字节数。
• status = close(fd) 在对文件的操作都结束后，调用close(),释放文件描述符以及与之相关的内核资源。与文件相关的内核资源可自行百度操作系统相关知识。

 使用以上系统调用可以简单实现一个copy程序，该程序从命令行读取两个参数（源文件path，新文件path），copy一个文件。

程序清单如下：

/* copy.c

   Copy the file named argv[1] to a new file named in argv[2].
*/
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#ifndef BUF_SIZE        /* Allow "cc -D" to override definition */
#define BUF_SIZE 1024
#endif

int
main(int argc, char *argv[])
{
    int inputFd, outputFd, openFlags;
    mode_t filePerms;
    ssize_t numRead;
    char buf[BUF_SIZE];

    /* Open input and output files */

    inputFd = open(argv[1], O_RDONLY);
    if (inputFd == -1) {
        printf("openning file %s failture",  argv[1]);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    openFlags = O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC;
    filePerms = S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IWGRP |
                S_IROTH | S_IWOTH;      /* rw-rw-rw- */
    outputFd = open(argv[2], openFlags, filePerms);
    if (outputFd == -1) {
        printf("openning file %s failture",  argv[2]);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /* Transfer data until we encounter end of input or an error */

    while ((numRead = read(inputFd, buf, BUF_SIZE)) > 0)
        if (write(outputFd, buf, numRead) != numRead) {
              printf("Can not write whole file!");
              exit(EXIT_FAILURE);
        }
           
    if (numRead == -1) {
         printf("Read failure!");
         exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (close(inputFd) == -1) {
        printf("close file error!");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    if (close(outputFd) == -1) {
        printf("close file error!");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

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通用I/O

UNIX I/O模型的显著特点是其输入/输出的通用性概念。这意味着使用上面4个系统调用可以对所有类型的文件执行I/O操作，包括终端之类的设备，因此，仅使用这些系统调用编写的程序将对任何类型的文件有效。

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I/O调用详解

open：打开文件

函数原型：int open (const char *pathname, int flags, .../* mode_t mode */)

返回值

调用成功：返回fd文件描述符

调用失败：返回-1 ，置errno为相应的错误标志

pathname

pathname标识要打开的文件， 如果pathname是符号链接，则会自动对其进行解引用。

flags

flags为位掩码，用于指定文件访问模式，常用的如下

O_RDONLY   以只读方式打开

O_WRONLY  以只写方式打开

O_RDWR      以读写方式打开

三种里每次只可以以一种方式打开

其它一些重要的模式：

O_CREATE   如果文件不存在，则创建空文件，一般这种情况下需要提供mode参数，不然新文件的权限将是栈中的随机值