Linux系统编程——文件IO

学习目标：

`核心思想:一切皆文件`

学习内容：

`文件IO --- 系统调用`

1.概念文件描述符 --- 系统调用这组函数中，对打开文件的标识整型数值 0~1023 //1024个 0 -- stdin 1 -- stdout 2 -- stderr 2.基本操作 a.打开 --- open b.读写 --- read / write c.关闭 --- close

文件io: 操作系统为了方便用户使用系统功能而对外提供的一组系统函数。称之为系统调用其中有个文件IO 一般都是对设备文件操作,当然也可以对普通文件进行操作。一个基于Linux内核的没有缓存的IO机制 ------------------------------------------------------------------ 文件操作: 缓存操作对象具体操作标准IO 全缓存/行缓存文件指针(流指针)FILE * 1.打开 --fopen 2.读写 fgetc/fputc fgets/fputs fread/fwrite 3.关闭 fclose 4.定位 fseek/ftell/rewind 文件IO 不带缓存文件描述符 (整数) 1.打开 --open 2.读写 --read/write 3.关闭 --close 4.定位 --lseek

FILE *fp <--操作系统内核([fileno])--->[1.txt]

//文件IO 文件描述符 <----------操作系统--------->[1.txt] //硬盘

stdin --- 0 stdout --- 1 stderr --- 2

---------------------------------------------------------------- 特性： .1 没有缓存区（//可以认为数据直接交给了内核） .2 操作对象不在是流(FILE *)，而是文件描述符(整数) .3文件描述符很小的非负的整数 int 0-1023 内核每打开一个文件就会获得一个文件描述符每个程序在启动的时候操作系统默认为其打开三个描述符与流对象匹配： 0 ==>STDIN_FILENO === stdin 1 ==>STDOUT_FILENO == stdout 2 ==>STDERR_FILENO == stderr stdin,stdout,stderr,===>FILE*

库函数: 优点: a.方便，功能多 b.可移植性好标准不足: c.可能存在安全性隐患

open read /write close lseek

库函数本质上是对系统调用的封装

2.函数接口 1.open int open(const char *pathname, int flags);

open("1.c",O_WRONLY|O_CREAT,0666 ); int open(const char *pathname, int flags,int mode); 功能: 获得一个文件描述符参数: pathname:文件名 flags: 必须项:他们之间是互斥的，所以有且只能有一个 O_RDONLY O_WRONLY O_RDWR 可选项: O_CREAT, 创建文件 //这个标志量存在，则需要指定参数 mode O_EXCL, 需要和O_CREAT同时使用，表示新建的文件不存在，成功，否则open就会失败 O_TRUNC 文件内容清空 O_APPEND追加 O_RDONLY O_WRONLY|O_APPEND fopen() r ---- O_RDONLY r+ O_RDWR w O_WRONLY|O_TRUNC|O_CREAT ,0666 w+ O_RDWR|O_TRUNC|O_CREAT ,0666 a O_WRONLY|O_APPEND|O_CREAT ,0666 a+ O_RDWR|O_APPEND|O_CREAT ,0666
fopen open r O_RDONLY r+ O_RDWR

w O_WRONLY| O_CREAT|O_TRUNC,0666 w+ O_RDWR| O_CREAT|O_TRUNC,0666

a O_WRONLY|O_APPEND|O_CREAT,0666 a+ O_RDWR|O_APPEND|O_CREAT,0666 //后面 O_NOCTTY,不是终端设备 O_ASYNC 异步io，什么时候io不确定， O_NONBLOCK 非阻塞

最终文件的权限 ~umask & 0666 返回值: 成功返回文件描述符 (最近最小未使用) 失败返回-1

touch --- 如果文件不存在，则创建该文件(空文件) 如果文件存在，则更新文件的时间戳(makefile) 2.write char buf[1024]; ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count); 功能: 通过文件描述符向文件中写一串数据参数: fd :文件描述符 buf:要写入文件的字符串的首地址 count:要写入字符的个数返回值: 成功返回实际写入的个数失败返回 -1 & errno 被设置 3.read ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count); 功能: 通过文件描述符读取文件中的数据参数: fd :文件描述符 buf : 存放数据空间的首地址 count:要读到数据的字节个数返回值: 成功返回读到数据的个数失败返回-1 读到文件结尾返回0 注意: read读出来的数据，不是字符串，如果要输出字符串，需要单独进行处理。

基本操作打开 - open 读写 - read/write 关闭 - close 思路: 1.打开 fd_s --src fd_d --dest

2.读写

3.关闭 close 使用read，write复制文件。 fseek ftell 4.lseek //fseek, rewind ftell off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence); 功能: 定位文件的位置参数: fd :文件描述符 offset:偏移量正:向后偏移负:向前偏移零:不偏移 whence: SEEK_SET SEEK_CUR SEEK_END 正空洞返回值: 成功返回偏移量失败返回 -1 lseek(fd,0,SEEK_END); 练习: 创建空洞文件 a.先偏移 --lseek b.写一下 --write off_t len =lseek(fd,0,SEEK_END); //获取到文件的大小 //空洞文件 1.定位 lseek(fd,len,SEEK_SET); 2.写 write(fd,"",1); 空洞文件: 1.偏移 2.写操作
面试题：文件IO的文件描述符最大值是多少？ ==>1024 个，范围0-1023 《==ulimit -a
【总结】文件IO: 1.open 2.read/write 3.close 4.lseek

-------------------------------------------------------------------- fileno FILE* fp -> int fd int fileno(FILE *stream); 功能: 获得一个文件流指针中的文件描述符参数: stream:文件流指针返回值: 成功返回文件描述符失败返回-1

2.fdopen int fd -> FILE *fp FILE *fdopen(int fd, const char *mode); 功能: 将文件描述符转化为文件流指针参数: fd:已经打开的文件描述符 mode: "r" "r+" "w" "w+" "a" "a+" 返回值: 成功返回文件流指针失败返回NULL 文件IO与标准IO的比较：

文件IO 用于底层设备相关的开发，但是效率和安全性以及移植性没有标准IO方便。

如果是纯上层开发，优先选择使用标准IO 。

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目录也是文件: 类似标准IO

目录文件 ----> 目录流指针 ----> 提供给相关函数操作

目录文件 -----> 流 (目录流指针)

01-打开目录 -- opendir 02-读目录 -- readdir 03-关闭目录 -- closedir

mkdir tmp cd tmp touch file.txt

文件属性，目录 inode,name ls 123 1.打开目标目录 2.读取目录 3.关闭目录目录当文件看，只不过操作函数和操作文件函数不一样。

1.opendir DIR * opendir(const char *name); //cd /home/linux/tmp 功能: 打开一个目录获得一个目录流指针参数: name:目录名返回值：成功返回目录流指针失败返回NULL

2.readdir struct dirent *readdir(DIR *dirp); 功能: 从目录流中读取文件信息并将保存信息的结构体地址返回参数: dirp:目录流指针返回值: 成功包含文件信息的结构体指针出错或者读到目录流末尾返回 NULL
3、关闭目录 int closedir(DIR *dirp); 功能：关闭之前已经打开的目录流对象参数： opendir的返回结果中目录流对象返回值：成功 0 失败 -1；

目录: cd mkdir rmdir

3.chdir chdir ("/home/linux"); "../../" fopen("1.mp4") int chdir(const char *path);// /home/linux 功能: 改变当前程序的工作路径参数: path:改变到的路径返回值: 成功返回0 失败返回-1

/home/linux/Desktop/Music "file.txt"

chdir("/root"); "file.txt"

4.getcwd //pwd char *getcwd(char *buf, size_t size); 功能: 获得当前的工作路径参数: buf:保存工作路径空间的首地址 size:保存路径空间的长度返回值: 成功返回包含路径空间的字符串首地址失败返回NULL

5.mkdir int a =200;

int mkdir(const char *pathname, mode_t mode);//777 666 --x--x--x 功能: 创建一个目录 666- 参数: pathname:路径 mode: mode & ~umask 0002 返回值: 成功返回0 失败返回-1 6.rmdir rm -fr rmdir int rmdir(const char *pathname); 功能: 删除一个空目录文件参数: pathname:目录文件的名字返回值: 成功返回0 失败返回-1 //目录操作: 1.opendir 2.readdir 3.closedir -------- 4.chdir 5.getcwd 6.mkdir 7.rmdir

文件名: opendir readdir printf("%s",p->name); close(dir)

drwxrwxr-x 2 linux linux 4096 Mar 22 19:31 ./ 说明: d rwx rwx r-x 2 linux linux 4096 Mar 22 19:31 ./ 文件类型相关权限目录所有者所在组文件大小最后被修改的

--------------------------- 硬链接: 同一个文件，多个名字。软链接: 某一个文件的快捷方式。 --------------------------- ls ll 文件属性的获取 struct stat st; struct stat*st; #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <unistd.h>

int stat(const char *path, struct stat *buf); int fstat(int fd, struct stat *buf); int lstat(const char *path, struct stat *buf); //软链接 --- lstat 获取软链接这个链接文件本身的属性信息，而不是连接到的目标文件的属性信息。

`【linux下时间的获取】:`

1.获取秒数 --time() 秒数 2.转换为需要个格式 () 系统时间的获取: 1.time time_t time(time_t *t); time_t tm; time(&tm)

tm = time(NULL); 功能: 获得1970年到现在的秒数参数: t:存放秒数的空间首地址返回值: 成功返回1970年到现在的秒数失败返回-1

2.localtime struct tm *localtime(const time_t *timep); 功能: 将一个秒数转化成日历时间参数: timep:保存秒数空间的地址返回值: 成功返回保存日历时间结构体的指针失败返回NULL

3.ctime char *ctime(const time_t *timep);//date 功能: 将时间秒数转化成字符串参数: timep:保存时间空间的地址返回值: 成功返回获得时间字符串的首地址失败返回NULL

总结: 获取文件属性信息 stat fstat lstat --- 软链接文件本身信息

1. 文件的类型和权限 ---- st_mode 2. 文件的硬链接数 ---- st_nlink 3. 文件所有者 ---- st_uid + getpwuid 4. 文件所属组 ---- st_gid + getgrgid 5. 文件大小信息 ---- st_size 6. 文件的最后修改的时间---- st_ctime + localtime()/ctime() 7. 文件的名字

【思考问题】：

目录操作: 1.opendir -->DIR * 目录流指针 2.readdir() 3.closedir() ------------------------- 4.chdir //cd 5.getcwd //pwd 6.mkdir //mkdir 7.rmdir ------------------------- 回顾】: 1.目录文件 opendir readdir closedir 2.其它目录操作 chdir getcwd mkdir rmdir //删除的目录必须为空

学习产出：

使用read，write复制文件