Linux的文件I/O操作

文件I/O常用头文件

#include <sys/types.h>    //定义数据类型，如ssize_t等
#include <fcntl.h>        //定义open,create等函数原型，创建文件权限的符号常量S_IRUSR等
#include <unistd.h>       //定义read,write,close,lseek等函数原型
#include <errno.h>        //与全局变量errno相关的定义
#include <sys/ioctl.h>    //定义ioctl函数原型

目录

一、open函数

二、creat函数

三、close函数

四、read函数

五、write函数

六、fsync函数

七、lseek函数

八、ioctl函数

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一、open函数

1.进行文件I/O操作时，要先调用open()函数打开文件，它返回的文件描述符fd就代表了所打开的文件，后续的其他操作均通过引用该文件描述符fd进行。open()函数原型在<fcntl.h>中定义：

int open(const char *pathname, int flags, .../*mode_t mode*/);

2.1 open()参数

参数	打开文件标志	含义
pathname	-	C字符串形式的文件名
flags	O_RDONLY	以只读方式打开文件，与O_WRONLY和O_RDWR互斥
	O_WRONLY	以只写方式打开文件，与O_RDONLY和O_RDWR互斥
	O_RDWR	以可读写方式打开文件，与O_WRONLY和O_RDONLY互斥
	O_CREAT	如果要打开的文件不存在，则创建该文件
	O_EXCL	该标志与 O_CREAT 共同使用时，会去检查文件是否存在，若文件不存在则创建该文件，否则将导致打开文件失败。此外，打开文件链接时，使用该标志将导致失败
	O_NOCTTY	如果要打开的文件为终端设备时，则不把终端设备当成进行控制终端
	O_TRUNC	若文件存在且以可写方式打开，此标志会清除文件内容，并将其长度置为0
	O_APPEND	读写文件都从文件的尾部开始，所写入的数据会以附加的方式加入到文件末尾
	O_NONBLOCK	以不可阻塞方式打开文件，也就是不管有无数据需要读写或者等待，都会立刻返回
	O_SYNC	以同步方式打开文件
	O_NOFOLLOW	如果文件名所指向的文件本身为符号链接，则会导致打开文件失败
	O_DIRECTORY	如果文件名所指向的文件本身并非目录，则会导致打开文件失败
mode	-	创建文件的权限模式，可以用八进制数来表示新文件的权限，也可采用<fcntl.h>中定义的符号常量。当打开已有文件时，将忽略这个参数

2.2 mode参数可用的符号常量表

符号常量	值	含义	符号常量	值	含义
S_IRWXU	0x700	所属用户读、写和执行权限	S_IRWXG	0x070	组用户读、写和执行权限
S_IRUSR	0x400	所属用户读权限	S_IRGRP	0x040	组用户读权限
S_IWUSR	0x200	所属用户写权限	S_IWGRP	0x020	组用户写权限
S_IXUSR	0x100	所属用户执行权限	S_IXGRP	0x010	组用户执行权限
S_IRWXO	0x007	其他用户读、写和执行权限	S_IWOTH	0x002	其他用户写权限
S_IROTH	0x004	其他用户读权限	S_IXOTH	0x001	其他用户执行权限

二、creat函数

1.open()函数的参数flags，当设置了O_CREAT标志时，可以创建一个新文件，也可以用另外一个函数creat()创建新文件，creat()函数原型在<fcntl.h>文件中定义：

int creat(const char *pathname, mode_t mode);    //参数pathname,mode同open

2.open与creat区别注意：

（1）creat()创建文件时，如果文件已存在，则会把已存在的文件内容清空、长度截为0，然后返回对应的文件描述符；如果文件不存在，则直接创建，然后返回文件描述符

   (2)   当open()的参数flags设置了O_CREAT时，如果文件已存在，则直接打开并返回文件描述符；如果文件不存在，则创建新文件，然后返回对应的文件描述符

 

三、close函数

1.文件I/O操作完成后，应该调用close()关闭打开的文件，释放打开文件时所占用的系统资源，close()函数原型在<unistd.h>中定义：

int close(int fd);    //fd为open()或creat()返回的文件描述符

四、read函数

1.从打开的文件读取数据，可调用read()函数实现，read()函数原型在<unistd.h>中定义：

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

操作成功，返回实际读取的字符数，如果已达到文件结尾，返回0,，否则返回-1

2.参数：

（1）fd：open()或creat()返回的文件描述符

（2）buf：用来接收所读数据的缓冲区

（3）count：请求读取的字节数，其中若文件长度小于请求的长度，则首次调用read时，返回文件长度，下次调用时返回0。读设备文件时，有些设备每读到一行数据，就返回

 

五、write函数

1.把数据写入文件，可调用write()函数实现，write()函数原型在<unistd.h>中定义：

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

操作成功，返回实际写入的字节数，出错则返回-1

2.参数：同read()

 

六、fsync函数

1.write()函数一旦返回，表明所写的数据已提交到系统内部缓存，但此时数据不一定写入了磁盘等持久存储设备中。要确保已修改过的数据全部写入持久设备中，正确的做法是调用fsync函数进行文件数据同步，强制把已修改的文件数据写入持久存储设备中。其原型在<unistd.h>中定义：

int fsync(int fd);

操作成功返回0，否则返回-1

七、lseek函数

1.Linux文件按读写方式可分为顺序读写和随机读写文件。普通磁盘文件一般都能随机读写，这类文件可通过lseek()函数改变文件读写位置。lseek()函数不会读写任何文件数据，仅仅是改变文件的起始读写位置。lseek()函数原型在<unistd.h>中定义：

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

如果操作成功，lseek()返回新的读写位置；否则返回-1

2.参数：

（1）offset：目标位置

（2）whence：偏移的参照点，有效值是SEEK_SET、SEEK_CUR、SEEK_END，含义如下：

          SEEK_SET：从文件开头算起

          SEEK_CUR：从当前所在的位置算起，偏移offset字节，正值表示往文件尾部偏移，负值表示往文件头部偏移

          SEEK_END：从文件结尾算起，正值表示往文件尾部偏移，负值表示往文件头部偏移

八、ioctl函数

1.文件I/O操作还有很多不好归到read()/write()的，只好放在这个函数中。很多设备文件用过ioctl()函数提供设备特有的操作，比如修改设备寄存器的值。ioctl()是文件i/o的杂项函数，其函数原型在<sys/ioctl.h>中定义：

int ioctl(int fd, int cmd, ...);

操作成功返回0；失败返回-1

2.参数

（1）cmd：文件的操作命令。该命令是文件专有的，不同的文件，cmd往往是不同的

（2）“...”：表示从参数是可选的、类型不确定的

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示例代码：

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

int main(int argc, char *argvp[])
{
	char buf[128] = { 0 };
	char w_str[] = "Hello,Linux file.\n";
	char filename[] = "hello.txt";
	int fd, rec;
	int mode = 0x664;
	int cur, newcur, offset = 0;

	fd = open(filename, O_RDWR|O_CREAT, mode);	//以可读写、创建标志打开文件,mode=0x664
	if (fd < 0)
	{
		printf("open file error.\n");
		return -1;
	}

	rec = read(fd, buf, sizeof(buf));	//读文件
	if (rec < 0)
		printf("read file error.\n");

	rec = write(fd, w_str, sizeof(w_str));	//写文件
	if (rec < 0)
		printf("write file error.\n");

	cur = lseek(fd, 0, SEEK_CUR);	//获取当前读写位置
	offset = 18 - cur;	//移动到偏移18个字节的位置读数据
	newcur = lseek(fd, offset, SEEK_CUR);	//从当前位置,移动到18
	if (newcur == -1)
		printf("lseek error.\n");
	
	fsync(fd);	//同步文件
	close(fd);	//关闭文件

	return 0;
}