文件IO引入

1 文件从哪里来

在Linux系统中，一切都是“文件”：普通文件、驱动程序、网络通信等等。所有的操作，都是通过“文件IO”来操作的。所以，很有必要掌握文件操作的常用接口。

文件一般从如下来：

1. 磁盘、Flash、SD卡、U盘，这些都是真实文件，是以某种格式（FAT32、EXT4等）保存在某个设备上（/dev/xxxx），要先mount。
2. Linux内核提供的虚拟文件系统，也要先mount。
3. 特殊文件：/dev/xxx，设备节点（字符设备、块设备），FIFO，socket。

---

2 怎么访问文件

2.1 通用的IO模型

通用的IO模型有：open/read/write/lseek/close。示例代码如下：

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

/*
 * ./copy 1.txt 2.txt
 * argc    = 3
 * argv[0] = "./copy"
 * argv[1] = "1.txt"
 * argv[2] = "2.txt"
 */
int main(int argc, char **argv)
{
	int fd_old, fd_new;
	char buf[1024];
	int len;
	
	/* 1. 判断参数 */
	if (argc != 3) 
	{
		printf("Usage: %s <old-file> <new-file>\n", argv[0]);
		return -1;
	}

	/* 2. 打开老文件 */
	fd_old = open(argv[1], O_RDONLY);
	if (fd_old == -1)
	{
		printf("can not open file %s\n", argv[1]);
		return -1;
	}

	/* 3. 创建新文件 */
	fd_new = open(argv[2], O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH | S_IWOTH);
	if (fd_new == -1)
	{
		printf("can not creat file %s\n", argv[2]);
		return -1;
	}

	/* 4. 循环： 读老文件-写新文件 */
	while ((len = read(fd_old, buf, 1024)) > 0)
	{
		if (write(fd_new, buf, len) != len)
		{
			printf("can not write %s\n", argv[2]);
			return -1;
		}
	}

	/* 5. 关闭文件 */
	close(fd_old);
	close(fd_new);
	
	return 0;
}

2.2 不是通用的函数

有些函数不是通用的函数：ioctl/mmap。示例代码如下：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/mman.h>

/*
 * ./copy 1.txt 2.txt
 * argc    = 3
 * argv[0] = "./copy"
 * argv[1] = "1.txt"
 * argv[2] = "2.txt"
 */
int main(int argc, char **argv)
{
	int fd_old, fd_new;
	struct stat stat;
	char *buf;
	
	/* 1. 判断参数 */
	if (argc != 3) 
	{
		printf("Usage: %s <old-file> <new-file>\n", argv[0]);
		return -1;
	}

	/* 2. 打开老文件 */
	fd_old = open(argv[1], O_RDONLY);
	if (fd_old == -1)
	{
		printf("can not open file %s\n", argv[1]);
		return -1;
	}

	/* 3. 确定老文件的大小 */
	if (fstat(fd_old, &stat) == -1)
	{
		printf("can not get stat of file %s\n", argv[1]);
		return -1;
	}

	/* 4. 映射老文件 */
	buf = mmap(NULL, stat.st_size, PROT_READ, MAP_SHARED, fd_old, 0);
	if (buf == MAP_FAILED)
	{
		printf("can not mmap file %s\n", argv[1]);
		return -1;
	}

	/* 5. 创建新文件 */
	fd_new = open(argv[2], O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH | S_IWOTH);
	if (fd_new == -1)
	{
		printf("can not creat file %s\n", argv[2]);
		return -1;
	}

	/* 6. 写新文件 */
	if (write(fd_new, buf, stat.st_size) != stat.st_size)
	{
		printf("can not write %s\n", argv[2]);
		return -1;
	}

	/* 7. 关闭文件 */
	close(fd_old);
	close(fd_new);
	
	return 0;
}

---

3 系统调用怎么进入内核

4 内核的sys_open、sys_read会做什么

---

参考资料：

1. 韦东山全系列视频第1季快速入门