Linux应用开发（系统IO）

一. Linux文件操作

 文件简介:

 什么是文件?

        存储在外存上数据的集合;

  Linux系统中文件是如何标识的?

      文件描述符(file descriptor): 是一个非负的正整数;
      系统会为每一个应用程序默认打开3个文件描述符：
      #define   STDIN_FILENO  0  
      #define   STDOUT_FILENO 1
      #define   STDERR_FILENO 2

1. 文件操作方式

1.1  系统IO  (设备文件访问)

access
           头文件：     #include <unistd.h>
                               #include <fcntl.h>
           函数原型：  int access(const char* path,int mode);
           函数功能：  获取文件属性(存在性，可操作性)
           函数参数：  path:  目标文件的文件路径
                               mode：  判断模式： 取值如下：
                               R_OK     获取文件读权限
                               W_OK     获取文件写权限
                               X_OK     获取文件执行权限
                               F_OK     获取文件是否存在
           返回值：      0：  确认模式是满足的
                              -1： 不满足：错误码存放在 errno.

2.文件的访问步骤:
2.1 打开文件,获取文件描述符

                open
               头文件：    #include <unistd.h>
                                   #include <fcntl.h>
               函数原型：  int open(const char* path,int flags,mode_t mode); //创建文件
                           int open(const char* path,int flags);             //针对已存在文件
               函数功能：  打开/创建文件
               函数参数：  path:  目标文件的文件路径
                   flags： 打开模式： 取值如下：
                           必选项：
                           O_RDONLY    只读模式
                           O_WRONLY    只写模式
                           O_RDWR      读写模式
                       附加项(常见)：
                                           O_CREAT :   往往与写操作连用，代表文件不存在时,需要创建
                                           O_APPEND:   追加写
                                           O_TRUNC：   覆盖写入
                       ...    
                   mode： 如果创建文件，用来指定新文件的权限.                       
               返回值：    成功： 返回文件描述符
                   失败： 返回-1：错误码存放在 errno. 

2.2 文件操作(读，写)

 read
头文件：    #include <unistd.h>
                  #include <fcntl.h>
函数原型：  ssize_t read(int fd,void* buf,size_t count); 
函数功能：  读取文件内容
函数参数：  

                   fd   :  目标文件的文件描述符
                   buf  ： 已申请的内存空间首地址，用于存储读取到的文件内容                         
                   count： 欲读取的字节数.                       
返回值：    成功： 返回实际读取到的字节数
                   0： 代表读取到文件末尾
                   失败： 返回-1：错误码存放在 errno. 

 write
头文件：     #include <unistd.h>
                    #include <fcntl.h>
函数原型：  ssize_t write(int fd,const void* buf,size_t count); 
函数功能：  写入文件内容
函数参数：  fd   :  目标文件的文件描述符
                   buf  ： 已申请的内存空间首地址，用于存储待写入的文件内容                         
                   count： 欲读取的字节数.                       
返回值：    成功： 返回实际写入的字节数
                   失败： 返回-1：错误码存放在 errno. 

2.3   关闭文件，释放文件描述符

close

头文件：    #include <unistd.h>
                  #include <fcntl.h>

函数原型：  int close(int fd); 
               函数功能：  关闭文件
               函数参数：  fd   :  目标文件的文件描述符                                     
               返回值：    成功： 0
                                 失败： 返回-1：错误码存放在 errno. 

3.文件的其他操作  

3.1文件的随机读写：

               lseek
               头文件：    #include <unistd.h>
                                 #include <fcntl.h>
               函数原型：  off_t lseek(int fd,off_t offset,int whence);
               函数功能：  移动文件位置指针
               函数参数：  

                                   fd    :  目标文件的文件描述符    
                                   offset： 偏移量
                                   whence： 参考位置：
                           SEEK_SET    文件头部
                           SEEK_CUR    当前位置
                           SEEK_END    文件末尾                   
               返回值：  

                           成功： 返回位置指针当前位置(文件头部)
                           失败： 返回-1：错误码存放在 errno. 

   3.2 文件内存映射：
        

 mmap/munmap
头文件：    #include <unistd.h>
                   #include <mman.h>
函数原型：  void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
                                   int munmap(void *addr, size_t length);
函数功能：  映射/解除映射 文件存储空间到进程的虚拟地址空间
函数参数：      
         addr：  映射的地址空间首地址，NULL 表示让系统决定；
         length: 地址空间大小
         rot：  映射的地址空间访问方式，必须和文件打开方式匹配,常用取值如下：
                           PROT_READ
                           PROT_WRITE
         flags: 映射的地址空间的访问标记，主要取值如下
                           MAP_SHARED
                           MAP_PRIVATR
         fd: 需映射的文件描述符
         offset: 文件存储空间的偏移量
               
返回值：    成功： munmap返回 0  mmap返回实际映射的地址
                   失败： mmap返回 MAP_FAILED，并将错误码存入 errno 中  

3.3 设备控制：

 ioctl
               头文件：    #include <unistd.h>
                   #include <sys/ioctl.h>
               函数原型：  int ioctl(int fd, unsigned long request, ...);                                   
               函数功能：  操作底层设备的设备参数
               函数参数：      
                   fd：      设备的描述符；
                   request:  操作请求码(取决于具体设备)
                   ...:      第三个参数往往取决于 request 参数；
            返回值：   成功： 返回 0   部分设备的请求码会返回具体的数据
                       失败： 返回 -1  并将错误码存入 errno 中 

     3.4 文件状态信息获取：

 stat/fstat
头文件：    #include <unistd.h>
                   #include <sys/ioctl.h>
函数原型：  int stat(const char* filepath, struct stat *status);  
                    int fstat(int fd, struct stat *status); 
函数功能：  获取文件状态信息
函数参数：      
                   fd：       目标文件的描述符；
                   filepath:  目标文件路径
                   status:    指向struct stat的指针，用于存储获取到的信息数据；
返回值：   成功： 返回 0   
                  失败： 返回 -1  并将错误码存入 errno 中 

延伸知识： 时间管理

头文件：       #include <time.h>
涉及的类型：      time_t   struct tm  
涉及的接口函数：
                   1.  time_t time(time_t *t);   // 获取系统时间
                        返回自 1970-01-01 00：00：00 到当前所经过的秒数

                        time_t  t;   time(&t);
                        time_t  t  = time(NULL);
                   2.  char* asctime(struct tm * t);
                       char* ctime(const time_t* t);

                   3.  struct tm* localtime(const time_t* t);
                       time_t mktime(struct tm* t);

                   4.  strftime
                   5.  difftime