Unix网络编程--文件IO(1) 基本API

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本文详细介绍了计算机中的输入/输出(I/O)操作概念，包括高级I/O与低级I/O的区别，文件描述符及其作用，以及如何使用C语言进行文件操作的基本API，如open/fopen、close/fclose、read/fread等。

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什么是I/O
输入/输出是内存和外设之间拷贝数据的过程:
设备->内存: 输入操作
内存->设备: 输出操作
高级I/O: ANSI C提供的标准I/O库函数成为高级I/O, 也称为带缓冲的I/O;
低级I/O: Linux 提供的系统调用, 通常也称为不带缓冲的I/O;

文件描述符
在网络编程中，我们经常会得到监听套接字描述符和已连接套接字描述符。而当我们打开文件就会获得文件描述符，它是个很小的正整数。每个进程在PCB（Process Control Block）中保存着一份文件描述符表，文件描述符就是这个表的索引，每个表项都有一个指向已打开文件的指针。一个进程启动时，默认打开了3个文件，标准输入、标准输出、标准错误，对应的文件描述符是0（STDIN_FILENO）、1（STDOUT_FILENO）、2(STDERR_FILENO)，这些常量定义在unistd.h头文件中。注：括号内的就代表文件指针File*。
文件描述符和文件指针的转换函数：

fileno: 将文件指针转换成文件描述符

int fileno(FILE *stream);

fdopen: 将文件描述符转换成文件指针

FILE *fdopen(int fd, const char *mode);

int main()  
{  
    printf("fileno(stdin)= %d\n",fileno(stdin));  
    /*fileno(stdin)=0*/  
}

基本API

基本API，就是要从最基本的说起，现在我们先来明白fread和read的区别:
fread返回的是一个FILE结构指针，而read返回的是一个int的文件描述符，前者fopen/fread的实现是靠调用底层的open/read来实现的.

fopen/fread
是C标准的库函数，操作的对象是：file stream

open/read
是和操作系统有关的系统调用。操作的对象是：file descriptor

简单一点说，f是ANSI的C标准库，后面的是UNIX下的系统调用，如果要和底层硬件打交道，必须是后面的！

1.open/fopen
打开成功返回文件描述符；打开失败返回-1。
int open(const char *pathname, int flags);

pathname: 文件名, 可以包含[绝对/相对]路径名;
flags: 文件打开模式

这里写图片描述

#include <sys/stat.h> 
#include <fcntl.h> // 包含close所需要的头文件 
#include <unistd.h> 
int main(int argc, char *args[]) { 
// 以只读方式打开一个存在的文件 
   int fd1 = open("a.txt", O_RDONLY); 
   printf("fd1 = %d\n", fd1); 
   close(fd1);
   // 以只读方式打开一个不存在的文件 
   int fd2 = open("b.txt", O_RDONLY); 
   printf("fd2 = %d\n", fd2);
   close(fd2); return 0; 
 }

notes：fd1的值为-1，fd2的值为3，由于文件描述符0、1、2已经默认存在了，因此，新打开的文件的文件描述符是从3开始的。

#include<stdio.h>
FILE * fopen(const char * path,const char * mode);
/*文件顺利打开后，指向该流的文件指针就会被返回。若果文件打开失败则返回NULL,并将错误代码存在error中*/

2.close/fclose

int close(int fd);

关闭文件描述符, 使得文件描述符得以重新利用,一个进程结束时也会主动关闭所有的文件。

int fclose(FILE * stream);

fclose()用来关闭先前fopen()打开的文件。此动作会让缓冲区内的数据写入文件中，并释放系统所提供的文件资源。

3.read/fread

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
/*ssize_t 是int型(无符号整型)，占4个字节，在64位计算机系统中，ssize_t是long int 型，占8个字节*/

返回从文件复制到缓冲区的字节数，count：从该文件复制到buf的字节个数。

ssize_t fread(void * ptr,ssize_t size,ssize_t count,FILE * stream);
/*fread() 用来从文件流中读取数据,返回实际读取到的count数目*/

stream:已打开的文件指针
ptr:指向欲存放读取进来的数据空间，读取的字符数以参数size*count来决定

4.wirte/fwrite

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);  
/*write返回大于0时, 并不代表buf的内容已经写入到磁盘上的文件中了, 其仅仅代表buf中的数据已经copy到相应的内核缓冲区高速缓冲*/

ssize_t fwrite(const void * ptr,size_t size,size_t count,FILE * stream);

5.iseek/fseek

off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence); 
/*off_t是一个long的类型别名*/

int fseek(FILE *stream, long offset, int fromwhere);
/*fseek 用于二进制方式打开的文件,移动文件读写指针位置*/

stream为文件指针；offset为偏移量，整数表示正向偏移，负数表示负向偏移；origin设定从文件的哪里开始偏移,可能取值为：SEEK_CUR、 SEEK_END 或 SEEK_SET
SEEK_SET：文件开头
SEEK_CUR：当前位置
SEEK_END：文件结尾
其中SEEK_SET,SEEK_CUR和SEEK_END和依次为0，1和2：
fseek(fp,100L,0)：把fp指针移动到离文件开头100字节处；
fseek(fp,100L,1)：把fp指针移动到离文件当前位置100字节处；
fseek(fp,100L,2)：把fp指针退回到离文件结尾100字节处。

参考博文：
http://www.cnblogs.com/liuliunumberone/archive/2011/05/06/2038628.html
http://blog.youkuaiyun.com/nk_test/article/details/48215061