Linux系统编程-文件IO

文件IO

open函数

SYNOPSIS

    #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);

创建文件最终权限：mode & ~umask

常用参数

O_RDONLY O_WRONLY O_RDWR
O_APPEND O_CREAT O_TRUNC

open 常见错误

1. 文件不存在
2. 操作权限不对
3. 以只写方式打开目录

errno 错误码
使用方法:

    #include <errno.h>
    #include <string.h>
    //错误的操作
    char *strerror(int errnum);

read函数

       #include <unistd.h>

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

size_t count为缓冲区的大小
返回-1时需要进一步判断，详见阻塞和非阻塞

write函数

       #include <unistd.h>

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

size_t为待写入数据的大小

文件描述符

1. 进程控制块PCB，本质是一个 结构体，其中有成员:文件描述符表，文件描述符本质为指针（键值对映射）
2. struct file结构体，一个进程最多打开1024个文件，

阻塞和非阻塞

概念：阻塞和非阻塞指的是调用者（程序）在 等待返回结果（或输入）时的状态。 阻塞时，在调用结果返回前，当前线程会被 挂起 ，并在得到结果之后返回。 非阻塞时，如果不能立刻得到结果，则该调用者不会阻塞当前线程。

• 读取常规文件一般不会阻塞，因为不管其读取多少字节，read一定能在有限时间内得到返回结果。
• 产生阻塞的场景，读取网络、设备等文件
• 以O_NONBLOCK打开文件,可以为文件加上非阻塞属性，当一个阻塞文件被以非阻塞方式打开，并且文件无数据，read函数返回-1并且将errno = EAGIN或EWOULDBLOCK，不是read失败。
• demo:

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

    int main()
    {
        int fd1;
        int len,tim;
        char buf[512];
        //以只读 非阻塞方式打开一个含有阻塞属性的文件
        fd1 = open("/dev/tty",O_RDONLY | O_NONBLOCK);
        if(fd1 < 0)
        {
            perror("open /dev/tty");
            exit(1);
        }
    
    tryagain:

        len = read(fd1, buf, 512);
        if(len < 0)
        {
            if(errno != EAGAIN)
            {
                perror("read /dev/tty");
                exit(1);
            }
            else
            {
                write(STDOUT_FILENO,"try again\n",strlen("try again\n"));
                sleep(1);
                goto tryagain;
            }
            
        }
        write(STDOUT_FILENO,buf,len);
        close(fd1);
        return 0;

    }

fcntl函数

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

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

• 获取文件状态：F_GETFL
• 设置文件状态：F_SETFL
• 返回值：
  • 返回值会有一个位图，每一位代表一个属性，可以通过按位操作来设置或获取文件对应属性

demo:

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

int main()
{
    char buf[32];
    int flags = 0;
    int len;
    flags = fcntl(STDIN_FILENO,F_GETFL); //获取文件的属性信息
    if(flags == -1)
    {
        perror("fnctl error");
        exit(1);
    }
    flags = flags | O_NONBLOCK; //按位或操作
    int ret = fcntl(STDIN_FILENO,F_SETFL,flags);
    if(ret == -1)
    {
        perror("fnctlset error");
        exit(1);
    }
tryagain:
    len = read(STDIN_FILENO, buf, 512);
    if(len < 0)
    {
        if(errno != EAGAIN)
        {
            perror("read /dev/tty");
            exit(1);
        }
        else
        {
            write(STDOUT_FILENO,"try again\n",strlen("try again\n"));
            sleep(1);
            goto tryagain;
        }
        
    }
    write(STDOUT_FILENO,buf,len);

    return 0;
}

lseek函数

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

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

参数：

1. fd 文件描述符
2. offset 偏移量
3. whence 起始偏移量
   返回值：
   成功：相较于起始位置偏移量
   失败 -1

• 文件的读和写使用的同一个偏移量
• 可以使用lseek函数来获取，拓展文件大小
• 要使得文件大小被修改，必须使用文件IO操作

demo

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

int main(int argc,char* argv[])
{
    char buf[] = "It is a test of lseek";
    char rbuf[32];
    int fd;
    int len;
    int set;
    char ch;

    fd = open("test.txt",O_CREAT | O_RDWR | O_TRUNC,0644);
    if(fd < 0)
    {
        perror("open error");
        exit(1);
    }

    write(fd,buf,strlen(buf));

    lseek(fd,2,SEEK_SET);

    while((len = read(fd,&ch,1)))
    {
        if(len < 0)
        {
            perror("read error");
            exit(1);
        }
        write(STDOUT_FILENO,&ch,1);
    }

    close(fd);
    return 0;
}