常用的文件操作接口

1 文件描述符和打开模式

1.1 文件描述符

文件描述符fd：

• 是一个>=0的整数。
• 每打开一个文件，就创建一个文件描述符，通过文件描述符来操作文件。

预定义的文件描述符：

• 0：标准输入，对应于已打开的标准输入设备（键盘）
• 1：标准输出，对应于已打开的标准输出设备（控制台）
• 2：标准错误， 对应于已打开的标准错误输出设备（控制台）

多次打开同一个文件，可得到多个不同的文件描述符。

fd本质为特殊的索引，实际上就是进程中file_struct结构体成员fd_array的数组下标。

1.2 文件打开模式

主模式：

• O_RDONLY：只读模式
• O_WRONLY：只写模式
• O_RDWR：读写，模式

副模式：

• O_CREAT：当文件不存在，需要去创建文件
• O_APPEND：追加模式
• O_DIRECT：直接IO模式
• O_SYNC：同步模式
• O_NOBLOCK：非阻塞模式
• O_EXCL：如果同时使用O_CREAT而且该文件又已经存在时，则返回错误, 用途：以防止多个进程同时创建同一个文件
• O_TRUNC：若文件存在，则长度被截为0，属性不变

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2 open

头文件：

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

函数原型：

• 当文件存在时

  int open(const char* pathname,int flags)
  

• 当文件不存在时

  int open (const char* pathname,int flags,int perms)
  

上面的两个函数实际上是使用可变参数。
当其第二个参数含有O_CREAT 时，第三个参数才有效。表示的是当使用open系统调用创建一个文件时，其文件的访问权限是多少，第三个参数可以指定为0755，0644等，也可以用系统提供的宏：S_IRWXU、S_IRUSR等代替，一个作用。

返回值：

• 成功：文件描述符
• 失败：-1

注意：返回的文件描述符是该进程未打开的最小的文件描述符。

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3 close

头文件：

#include <unistd.h>

函数原型：

int close(int fd)

返回值：

• 成功：0
• 失败：-1

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4 read

头文件：

#include <unistd.h>

函数原型：

ssize_t read(int fd,void *buff,size_t count)		// ssize_t是有符号数

返回值：

成功：

• count：成功读取全部字节
• 0~count:
  • 剩余文件长度小于count
  • 读取期间被异步信号打断

失败：

• -1，读取错误

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5 write

头文件：

#include <unistd.h>

函数原型：

ssize_t write(int fd,void *buff,size_t count)

返回值:

成功：

• count：成功写入全部字节
• 0~count:
  • 写入期间被异步信号打断

失败：

• -1，读取错误

复制普通文件小实验:

1、打开要复制的文件

2、创建新的文件

3、把源文件内容读到缓冲区，把缓冲区内容写入新文件

4、循坏执行第三步，直到读取的字节数量为0，退出循坏。

5、关闭打开的文件

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

int main(int argc, char* argv[])
{
    int fd1 = -1, fd2 = -1;
    int read_len = 0;
    char buffer[512] = {0};
    
    if (argc != 3)
    {
        printf("error usage !\n");
        return -1;
    }

    fd1 = open(argv[1], O_RDONLY);
    fd2 = open(argv[2], O_WRONLY | O_CREAT, 0666);

    if ((fd1 < 0) || (fd2 < 0))
    {
        close(fd1);
        close(fd2);
        printf("open file error!\n");
        return -1;
    }

    while (1)
    {
        read_len = read(fd1, buffer, sizeof(buffer));

        if (read_len <= 0)
        {
            break;
        }

        write(fd2, buffer, read_len);
    }

    close(fd1);
    close(fd2);

    return 0;
}

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6 lseek

功能：

• 设置文件读写位置

头文件：

#include <unistd.h>

函数原型：

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

• 若whence为SEEK_SET，基准点为文件开头
• 若whence为SEEK_CUR，基准点为当前位置
• 若whence为SEEK_END，基准点为文件末尾

返回值：

• 成功：文件偏移位置值
• 失败：-1

读写是使用的同一个位置指针。使用O_RDWR时，如果先读了一段再写，那么写的位置从读完处开始，同理先写了一段再读，那么读的位置从写完处开始。可以使用lseek来改变文件位置指针，即读写的位置。

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7 sync

功能：

• 页缓存和回写，强制把修改过的页缓存区数据写入磁盘。

头文件：

#include <unistd.h>

函数原型：

void sync(void);

返回值：

• 无

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8 标准IO函数

由于系统文件IO函数需要在用户态和内核态之间进行切换，所以效率比较低。标准IO则在应用层实现了一个缓冲区，示意图如下：

常见标准IO函数：

• fopen

• fclose

• fread

• fwrite

• fseek

• fflush：强制把IO缓存区的数据写入到页缓存区

文件IO五大模式：

• 阻塞模式
• 非阻塞模式
• IO多路复用
• 异步IO
• 信号驱动IO

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参考资料：

1. [野火]i.MX Linux开发实战指南