linux 文件I/O

不带缓存的I/O

不带缓存指的是每个read和write都调用内核中的一个系统调用

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。

一般情况下，文件描述符0与进程的标准输入相结合，文件描述符1与标准输出相结合，文件描述符2与标准出错相结合。

open函数

open函数可以打开或创建一个文件。

函数原型及头文件如下：

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

int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);//仅当创建文件时才需要mode

pathname 为需要打开或创建的名字

flags 为选项，可以同时有多个选项。

mode 为如果创建文件时，文件的权限。

flags可选参数如下：

O_RDONLY 只读打开。
O_WRONLY 只写打开。
O_RDWR 读、写打开。
//这三个选项必须选择一个。下面的选项根据需要来选择
O_APPEND 每次写时都加到文件的尾端
O_CREAT 若此文件不存在则创建它。使用此选择项时，需同时说明第三个参数mode，用其说明该新文件的存取许可权位
O_EXCL 如果同时指定了O_CREAT，而文件已经存在，则出错。这可测试一个文件是否存在，如果不存在则创建此文件成为一个原子操作
O_TRUNC 如果此文件存在，而且为只读或只写成功打开，则将其长度截短为0。
O_NOCTTY 如果pathname指的是终端设备，则不将此设备分配作为此进程的控制终端。
O_NONBLOCK 如果pathname指的是一个FIFO、一个块特殊文件或一个字符特殊文件，则此选择项为此文件的本次打开操作和后续的I / O操作设置非阻塞方式。
O_SYNC 使每次write都等到物理I/O操作完成。

creat函数

creat函数也可以用来创建一个文件

函数原型及头文件如下

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

int creat(const char *pathname, mode_t mode);

注意：可以用open函数完全代替creat函数。

close函数

关闭一个文件

函数原型及头文件如下：

#include <unistd.h>

int close(int fd);

当关闭文件时，会释放加载该文件上的所有记录锁。

当一个进程终止时，它所有的打开文件都由内核自动关闭。

lseek函数

用作文件中的定位操作

函数原型及头文件如下

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

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

关于offset和whence参数

若whence是SEEKSET，则将该文件的位移量设置为距文件开始处offset 个字节。
若whence是SEEKCUR，则将该文件的位移量设置为其当前值加offset, offset可为正或负。
若whence是SEEKEND，则将该文件的位移量设置为文件长度加offset, offset可为正或负。

read函数

从打开的文件读取数据

函数原型及头文件如下：

#include <unistd.h>

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

返回值为读到的字节数，当读到末尾时，返回0；

write函数

向打开的文件写数据

函数原型及头文件如下：

#include <unistd.h>

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

I/O的效率

当用read和write函数时，当buf的大小为8192时效率最高。

原子操作

在一个函数执行期间，其他函数无法执行。保护当前操作。

O_APPEND可以实现对文件的原子操作。

dup和dup2函数

用来复制一个现存的文件描述符

函数原型及头文件如下：

#include <unistd.h>

int dup(int oldfd);
int dup2(int oldfd, int newfd);

由dup返回的新文件描述符一定是当前可用文件描述符中的最小数值。dup2则可以用来指定新描述符的值。

fcntl函数

可以改变已经打开文件的性质

函数原型及头文件如下：

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );

fcntl函数有5种功能

复制一个现存的描述符 （cmd = F_DUPFD）

获得、设置文件描述符标记 （cmd = F_GETFD或F_SETFD）

获得/设置文件状态标志（cmd = FGETFL或FSETFL）。

获得/设置异步I / O有权（cmd = FGETOWN或FSETOWN）。

获得/设置记录锁（cmd = FGETLK , FSETLK或FSETLKW）。

ioctl函数

是I/O操作的杂物箱，不能用其他函数表示的I/O操作一般都可以使用ioctl表示