Linux | 系统调用

前言：在Linux系统中，系统调用是用户空间程序与内核进行交互的桥梁，用户程序通过系统调用请求内核提供的服务。下面将详细介绍open系统调用以及其他常用的系统调用。

以下是 Linux 中几类核心系统调用：

下面主要讲解open系统调用和一些常用的系统调用

open 系统调用

功能

open 系统调用用于打开或创建一个文件、设备等，返回一个文件描述符（非负整数），后续对该文件的操作都可以通过这个文件描述符来进行。

头文件和函数原型

#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);

参数解释

• pathname：要打开或创建的文件的路径名，可以是绝对路径或相对路径。
• flags：用于指定文件的打开方式和行为，常用的标志有：
  • O_RDONLY：以只读方式打开文件。
  • O_WRONLY：以只写方式打开文件。
  • O_RDWR：以读写方式打开文件。
  • O_CREAT：如果文件不存在，则创建该文件。使用此标志时，需要第三个参数 mode 来指定新文件的权限。
  • O_TRUNC：如果文件已经存在且以写方式打开，则将文件长度截断为0。
  • O_APPEND：以追加方式打开文件，每次写操作都将数据追加到文件末尾。
• mode：当使用 O_CREAT 标志创建新文件时，mode 参数指定新文件的权限。权限值通常使用八进制表示，例如 0644 表示文件所有者有读写权限，其他用户有读权限。

返回值

• 成功时返回一个新的文件描述符（通常是当前可用的最小非负整数）。
• 失败时返回 -1，并设置 errno 变量来指示具体的错误原因。

示例代码

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

int main() {
    int fd = open("test.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        return 1;
    }
    printf("File opened successfully. File descriptor: %d\n", fd);
    close(fd);
    return 0;
}

其他常用系统调用

read 系统调用

• 功能：从文件描述符指定的文件中读取数据到缓冲区。
• 头文件和函数原型：

#include <unistd.h>

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

• 参数解释：
  • fd：要读取数据的文件描述符。
  • buf：用于存储读取数据的缓冲区。
  • count：要读取的最大字节数。
• 返回值：
  • 成功时返回实际读取的字节数，可能小于 count。
  • 到达文件末尾时返回 0。
  • 失败时返回 -1，并设置 errno。

write 系统调用

• 功能：将缓冲区中的数据写入到文件描述符指定的文件中。
• 头文件和函数原型：

#include <unistd.h>

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

• 参数解释：
  • fd：要写入数据的文件描述符。
  • buf：包含要写入数据的缓冲区。
  • count：要写入的字节数。
• 返回值：
  • 成功时返回实际写入的字节数，可能小于 count。
  • 失败时返回 -1，并设置 errno。

close 系统调用

• 功能：关闭指定的文件描述符，释放相关资源。
• 头文件和函数原型：

#include <unistd.h>

int close(int fd);

• 参数解释：
  • fd：要关闭的文件描述符。
• 返回值：
  • 成功时返回 0。
  • 失败时返回 -1，并设置 errno。

lseek 系统调用

• 功能：用于改变文件的当前读写位置。
• 头文件和函数原型：

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

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

• 参数解释：
  • fd：要操作的文件描述符。
  • offset：偏移量，可正可负。
  • whence：指定偏移量的起始位置，常用的值有：
    • SEEK_SET：从文件开头开始计算偏移量。
    • SEEK_CUR：从文件当前位置开始计算偏移量。
    • SEEK_END：从文件末尾开始计算偏移量。
• 返回值：
  • 成功时返回新的文件偏移量。
  • 失败时返回 -1，并设置 errno。

stat 系统调用

• 功能：获取文件的状态信息，如文件大小、权限、创建时间等。
• 头文件和函数原型：

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

int stat(const char *pathname, struct stat *statbuf);

• 参数解释：

  • pathname：要获取状态信息的文件路径名。
  • statbuf：指向 struct stat 结构体的指针，用于存储文件的状态信息。

• 返回值：

  • 成功时返回 0。
  • 失败时返回 -1，并设置 errno。