文件IO

系统调用和库函数

· 1.系统调用

· ①用户空间进程访问内核的接口

· ②把用户从底层的硬件编程中解放出来

· ③极大的提高了系统的安全性

· ④使用户程序具有可移植性

· 2.库函数

· ①库函数为了实现某个功能而封装起来的API集合

· ②提供统一的编程接口，更加便于应用程序的移植

文件I/O

文件I/O介绍

· open()

· close()

· read()

· write()

· lseek()

文件I/O

（1）不带缓冲

· 不带缓冲指的是每个read和write都调用内核中的相应系统调用

· 不带缓冲的I/O函数不是ANSI C的组成部分，但是是POSIX和XPG3的组成部分

（2）通过文件描述符来访问文件

文件I/O常用函数

· open()/creat()

· close()

· read()

· write()

· lseek()

文件I/O –文件描述符

· 对于内核而言，所有打开文件都由文件描述符引用。

· 文件描述符是一个非负整数。当打开一个现存文件或创建一个新文件时，内核向进程返回一个文件描述符。

· 当读、写一个文件时，用open或creat返回的文件描述符标识该文件，将其作为参数传送给read或write。

· 在posix.1应用程序中，幻数0、1、2应被代换成符号常数STDIN_FILENO、STDOUT_FILENO、STDERR_FILENO。这些常数都定义在头文件<unistd.h>中。

文件I/O– open()/creat()

调用open()/creat()函数可以打开或者创建一个文件。

· open()和creat()调用成功返回文件描述符，失败返回-1，并设置errno。

· open()/creat()调用返回的文件描述符一定是最小的未用描述符数字。

· creat()等价于open(pathname, O_CREAT|O_WRONLY|O_TRUNC, mode)

· open()可以打开设备文件，但是不能创建设备文件，设备文件必须使用mknod()创建。

原型	int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
参数	pathname	被打开的文件名（可包括路径名）。
	flags	O_RDONLY：只读方式打开文件。	这三个参数互斥
		O_WRONLY：可写方式打开文件。
		O_RDWR：读写方式打开文件。
		O_CREAT：如果该文件不存在，就创建一个新的文件，并用第三的参数为其设置权限。
		O_EXCL：如果使用O_CREAT时文件存在，则可返回错误消息。这一参数可测试文件是否存在。
		O_NOCTTY：使用本参数时，如文件为终端，那么终端不可以作为调用open()系统调用的那个进程的控制终端。
		O_TRUNC：如文件已经存在，那么打开文件时先删除文件中原有数据。
		O_APPEND：以添加方式打开文件，所以对文件的写操作都在文件的末尾进行。
	mode	被打开文件的存取权限，为8进制表示法。

 

 文件I/O– close()

调用close()函数可以关闭一个打开的文件。

· 调用成功返回0，出错返回-1，并设置errno。

· 当一个进程终止时，该进程打开的所有文件都由内核自动关闭。

· 关闭一个文件的同时，也释放该进程加在该文件上的所有记录锁。

 

 

文件I/O– read()

调用read()函数可以从一个已打开的可读文件中读取数据。

· read()调用成功返回读取的字节数，如果返回0，表示到达文件末尾，如果返回-1，表示出错，通过errno设置错误码。

· 读操作从文件的当前位移量处开始，在成功返回之前，该位移量增加实际读取的字节数。

· buf参数需要有调用者来分配内存，并在使用后，由调用者释放分配的内存。

文件I/O– write()

调用write()函数可以向一个已打开的可写文件中写入数据。

· write()调用成功返回已写的字节数，失败返回-1，并设置errno。

· write()的返回值通常与count不同，因此需要循环将全部待写的数据全部写入文件。

· write()出错的常见原因：磁盘已满或者超过了一个给定进程的文件长度限制。

· 对于普通文件，写操作从文件的当前位移量处开始，如果在打开文件时，指定了O_APPEND参数，则每次写操作前，将文件位移量设置在文件的当前结尾处，在一次成功的写操作后，该文件的位移量增加实际写的字节数。

 

文件I/O– lseek()

调用lseek()函数可以显示的定位一个已打开的文件。

原型	off_t lseek(int fd,off_t offset,int whence);
参数	fd：文件描述符。
	offset：偏移量，每一读写操作所需要移动的距离，单位是字节的数量，可正可负（向前移，向后移）
	whence (当前位置基点)：	SEEK_SET：当前位置为文件的开头，新位置为偏移量的大小。
		SEEK_CUR：当前位置为文件指针的位置，新位置为当前位置加上偏移量。
		SEEK_END：当前位置为文件的结尾，新位置为文件的大小加上偏移量的大小。
返回值	成功：文件的当前位移
	-1：出错

· 每个打开的文件都有一个与其相关的“当前文件位移量”，它是一个非负整数，用以度量从文件开始处计算的字节数。

· 通常，读/写操作都从当前文件位移量处开始，在读/写调用成功后，使位移量增加所读或者所写的字节数。

· lseek()调用成功为新的文件位移量，失败返回-1，并设置errno。

· lseek()只对常规文件有效，对socket、管道、FIFO等进行lseek()操作失败。

· lseek()仅将当前文件的位移量记录在内核中，它并不引起任何I/O操作。

· 文件位移量可以大于文件的当前长度，在这种情况下，对该文件的写操作会延长文件，并形成空洞。