【Linux】Linux下文件操作函数

最新推荐文章于 2024-01-18 20:52:34 发布

IT_kiki

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分类专栏： Linux

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本文对比了C语言中的库函数和Linux的系统调用函数，详细阐述了两者之间的区别和效率差异，并重点介绍了Linux下进行文件操作的系统调用函数，包括open、read、write、close、lseek等，还提到了通过这些函数实现文件拷贝的练习题，以及用户态到内核态的切换过程。

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C语言中：fopen() fread() fwrite() fclose() fseek() ——库函数

Linux： open() read() write() close() lseek() stat() ——系统调用函数

1.库函数的系统调用函数的区别

系统调用函数是操作系统为内核代码提供给上层使用的函数接口，它的调用在用户态，可由应用程序调用，执行在内核态，由操作系统内核实现，有操作系统内核权限

库函数是语言自身带的库文件，其中是特定功能的实现，由编译器实现封装成的。在用户态调用，在用户态执行，但有些库函数需要转调系统调用函数。

库函数不能直接去操纵物理硬件，必须经过操作系统，所以有些库函数要转调系统调用函数才可以（库函数中只要需要底层支持的都绕不开操作系统，绕不过操作系统就要调用系统调用函数）

所以printf和scanf需要底层支持（一个从界面获取数据，一个将数据打印到界面），而strlen和strcpy则不需要

2.二者效率

（1）库函数有时效率高于系统调用函数，原因：

a.系统调用函数的需要从用户态切换到内核态，而库函数则不需要切换

b.用库函数申请内存时，可能会多分配一些内存，但使用系统调用函数申请时，不会多分配，你申请多少他只会给你分配多少，这在你还需要更大一些内存的情况下，库函数效率高一些

（2）系统调用函数有时效率高于库函数，原因：

有些库函数的调用还需转调系统调用函数

3.Linux文件操作函数

包含的头文件：

#include<sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

#include <unistd.h>

（1）int open(const char* filename,int flag,/*int mode*/)

返回值：<0 出错

>=0 正确，该值是文件描述符fd，打开的的文件标识 read write close lseek

参数解释：

filename:要打开的文件名（只给文件名就只会在当前路径下搜索）

flag：打开的方式读O_RDONLY 写O_WRONLY 读写O_RDWR 追加O_APPEND

O_CREAT 创建（文件存在的话加这个选项没有意义，若文件不存在设置该参数时会创建一个新的文件，若文件不存在又没设置该参数，则打开失败报错，返回-1）

mode：只有在创建文件时指定文件的权限，nnnn，一般第一个n为0

（2）int read(int fd,void *buf,size_t size)

返回值：出错，返回-1

成功，返回读到的数据字节数

参数解释：

fd：读取的文件由open的返回值指定

buf：指定读取的数据存储的起始位置

size：指定一次最多读取的字节数（一般情况下<=缓冲区的大小，缓冲区的大小-1，预留‘\0’的的位置，不能大于缓冲区大小，防止越界）

（3）int write(int fd,void *buf,size_t size)

返回值：出错，返回-1

成功，返回已经写入成功的数据的长度（字节数）（正写时可能会出错）

参数解释：

fd：写入对象（open打开的灯文件）

buf：写入的数据的起始位置

size：写入数据的长度（字节），并不是buff空间的大小

char *buff[128]=”hello world”

write(fd,buff,strlen(buff));//长度是11

当写入时，文件不存在，O_WRONLY | O_CREAT

int fd=open(“./a.txt”,O_WRONLY | O_CREAT,0664);

（4）int close(int fd)关闭打开的文件

返回值：出错，返回-1

成功，返回0

参数解释：

fd：指定文件描述符

（5）int lseek(int fd,int size int flag) 移动读写偏移量

返回值：出错，返回-1

文件读写指针距文件开头的字节大小

参数解释：

fd：操作的文件

size：移动的大小（字节）

flag：移动标记，移动的起始位置：SEEK_SET(文件开头) SEEK_CUR（文件当前位置） SEEK_END（文件结尾）

（6）stat获取文件的属性信息

#include <sys/stat.h>

int stat(const char *pathname, struct stat *buf);

int lstat(const char *pathname, struct stat *buf);

int fstat(int filedes, struct stat *buf);

函数功能：获取文件信息并保存在buf所指的结构体stat中。

一旦给出pathname, stat函数就返回与此命名文件有关的信息结构。lstat 函数类似于stat,但是当命名的文件是一个符号链接时，lstat返回该符号链接的有关信息，而不是由该符号链接引用文件的信息。fstat函数获取已在描述符filedes上打开文件的有关信息。

第二个参数buf是指针,

struct stat { 
    dev_t         st_dev;       //文件的设备编号 
    ino_t         st_ino;       //节点 
    mode_t        st_mode;      //文件的类型和存取的权限 
    nlink_t       st_nlink;     //连到该文件的硬连接数目，刚建立的文件值为1 
    uid_t         st_uid;       //用户ID 
    gid_t         st_gid;       //组ID 
    dev_t         st_rdev;      //(设备类型)若此文件为设备文件，则为其设备编号 
    off_t         st_size;      //文件字节数(文件大小) 
    unsigned long st_blksize;   //块大小(文件系统的I/O 缓冲区大小) 
    unsigned long st_blocks;    //块数 
    time_t        st_atime;     //最后一次访问时间 
    time_t        st_mtime;     //最后一次修改时间 
    time_t        st_ctime;     //最后一次改变时间(指属性) 
};

在Linux命令中，使用到stat()函数最多的可能是ls -1命令，用它可以获得有关一个文件的所有信息。

一个练习题，通过系统调用函数open，read等，完成文件的拷贝cp，代码：

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

int main()
{
	int fdr=open("main.c",O_RDONLY);
	assert(fdr!=-1);

	int fdw=open("test.c",O_WRONLY | O_CREAT,0664);
	assert(fdw!=-1);
	char buff[128]={0};
	while(1)
	{
		char buuff[128]={0};
		int n=read(fdr,buff,127);
		if(n<=0)
		{
			break;
		}

		write(fdw,buff,n);
	}

	close(fdr);
	close(fdw);

}