Linux文件IO之二 [补档-2023-07-21]

8-5 linux系统IO函数：

open函数：

​ 函数原型：int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);

​ 功能：打开一个文件并返回文件描述符。与c库中的fopen差不多

​ 参数：

pathname：要打开的文件路径名。

flags：打开文件的标志

O_RDONLY（只读）

O_WRONLY（只写）

O_RDWR（读写）

O_CREAT（创建文件）

O_APPEND（追加写）

mode（可选）：新文件的访问权限，只有在创建新文件时才会使用。一般使用八进制表示.

0400：只读权限，允许文件所有者读取。

0200：只写权限，允许文件所有者写入。

0100：执行权限，允许文件所有者执行（对于可执行文件）。

0040：允许组成员读取。

0020：允许组成员写入。

0010：允许组成员执行（对于可执行文件）。

0004：允许其他用户读取。

0002：允许其他用户写入。

0001：允许其他用户执行（对于可执行文件）。

这些权限可以通过使用按位或运算符（|）来进行组合。

​ 返回值：成功时返回文件描述符，失败时返回-1。

close函数：

​ 函数原型：int close(int fd);

​ 功能：关闭一个已打开的文件。

​ 参数：fd为要关闭的文件描述符。

​ 返回值：成功时返回0，失败时返回-1。

​ 如果一个进程打开了某个文件，如果这个进程终止了，那么系统会自己调用clos函数关闭这些个已经 打开的文件。

read函数：

​ 函数原型：ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

​ 功能：从文件中读取数据。

​ 参数：

​ fd：要读取的文件描述符。

​ buf：用于存储读取数据的缓冲区指针。

​ count：要读取的字节数。

​ 返回值：返回实际读取的字节数，若返回0表示已达到文件末尾，失败时返回-1。

write函数：

​ 函数原型：ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

​ 功能：向文件中写入数据。

​ 参数：

​ fd：要写入的文件描述符。

​ buf：要写入的数据缓冲区指针。

​ count：要写入的字节数。

​ 返回值：返回实际写入的字节数，失败时返回-1。

lseek函数：

​ 头文件：

#include<sys/types.h>

#include<unistd.h>

​ 函数原型：off_t lseek(int fd , off_t offset , int whence);

​ 功能：在文件读写操作中设置文件指针的偏移量。

​ 参数：

​ fd： 文件描述符

​ offset： 文件偏移量

​ whence：位置

SEEK_SET: 如果offset为0则代表是文件的开始位置

SEEK_CUR: 如果offset为0则代表当前位置

SEEK_END: 如果offset为0则代表文件的结尾位置

​ 返回值：调用成功则返回从当前位置到开始的长度，调用失败则返回-1，

​ 一. lseak函数的一些用法：

​ 移动文件读写位置：如果我们使用write函数往文件中写入了内容，然后调用read函数进行读文件， 会发现没有读到刚才写入的内容。那是因为当我们输入完毕以后，读写位置此时是在刚才输入的内容之后的， 因此什么也读不到，所以我们可以使用lseek函数将读写位置往回移一下。请在合适的位置调用以下函数。

lseek(fd , 0 , SEEK_SET); //将读写位置移动到文件首部。

​ 二. 计算文件大小：因为lseek函数的返回值是offset到whence的大小。请在合适的位置调用以下函数。

lseek(fd , 0 , SEEK_END); //返回值为从0到文件末尾之间有多少字节

​ 三. 拓展文件大小：lseek的偏移量大小是以offset到whence之间决定的（函数会相对于文件首部来计算， 也是就是说offset可以看作首部），如果我们将whence设置为文件末尾，offset我们设置为大于0的数，那么 在计算偏移量的时候就会向文件尾再偏移offset个字节，然后我们再写入offset个字节的数据，这样我们就可 以用来扩展文件的大小了。可以尝试在合适的位置调用以下函数：

lseek(fd , 10 , SEEK_END); //先扩展

write(fd , “a” , 1); //再写入

perror函数和errno：

​ 头文件：#include<errno.h>

​ 函数原型：void perror(const char* str);

​ 功能：当系统调用出错时，系统会对errno自动赋值，perror可以将errno对应的错误信息打印出来。

​ 参数：

可以传入全局变量 “errno” 来打印相应的错误信息。

​ errno****变量：他在头文件<errno.h>中，当系统调用某个函数失败后会对该变量进行设置，相应的错误代码 会存储在该变量中。

8-6 文件IO的阻塞和非阻塞：

​ 阻塞文件IO：当一个进程，线程或者其他什么东西对文件进行某些操作时，如果还有一个进程，线程或其 他什么东西也想对同一个文件进行操作。那么会将后面想要操作的进程，线程或者其他东西等阻塞，直到没有 东西对文件进行操作时，才可以去操作文件。

​ 非阻塞文件IO：当一个进程，线程或者其他什么东西对文件进行某些操作时，如果还有一个进程，线程或 其他什么东西也想对同一个文件进行操作，那么后来的会直接返回，不会阻塞。

​ 注意：如果多个进程，线程或者其他东西同时访问一个文件时，会触发竞争条件。linux多个线程，进程或 者其他东西访问同一个文件时，如果这个文件是普通文件则是非阻塞的，如果是终端设备或者管道和套接字那 就是阻塞的。

stat函数：

​ 头文件：

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <unistd.h>

​ 函数原型：int stat(const char *path , struct stat *buf);

​ 功能：通过文件路径来获取文件的相关信息，并且存储在结构体struct stat中.如果文件是个链接文件的话，那么会获取链接文件所指向的文件的信息。

​ 参数：

​ path： 要获取文件信息的文件路径。

​ buf： 用于存储文件信息的结构体指针。

​ 返回值：

​ 成功时返回0，失败则返回-1。

lstat函数：

​ 头文件：

include <sys/types.h>

include <sys/stat.h>

include <unistd.h>

​ 函数原型：int lstat(const char *path , struct stat *buf);

​ 功能：通过文件路径来获取文件的相关信息，并且存储在结构体struct stat中.如果文件是个链接文件的话，那么会获取链接文件的信息，而不是获取链接文件指向的文件的信息。

​ 参数：

​ path： 要获取文件信息的文件路径。

​ buf： 用于存储文件信息的结构体指针。

​ 返回值：

​ 成功时返回0，失败则返回-1。

​ stat/lstat获取的stat结构体信息：

​ struct stat {

​ dev_t st_dev; // 文件的设备编号

​ ino_t st_ino; // 文件的 i-node 编号

​ mode_t st_mode; // 文件的类型和访问权限

​ nlink_t st_nlink; // 连接到该文件的硬链接数量

​ uid_t st_uid; // 文件所有者的用户 ID

​ gid_t st_gid; // 文件所有者的组 ID

​ dev_t st_rdev; // 如果文件是设备文件，则为其设备编号

​ off_t st_size; // 文件大小（以字节为单位）

​ blksize_t st_blksize; // 文件系统 I/O 缓冲区的优化大小

​ blkcnt_t st_blocks; // 分配给文件的块数

​ struct timespec st_atim; // 最后访问时间

​ struct timespec st_mtim; // 最后修改时间

​ struct timespec st_ctim; // 最后状态更改时间

​ };

​ stat结构体中成员变量：mode_t st_mode;** 代表的是文件的类型和访问权限，它一共有16位：

​ 0-2bit – 其他人权限：

S_IROTH 00004 读权限

S_IWOTH 00002 写权限

S_IXOTH 00001 执行权限

S_IRWXO 00007 掩码, 过滤 st_mode中除其他人权限以外的信息

​ 3-5bit – 所属组权限：

S_IRGRP 00040 读权限

S_IWGRP 00020 写权限

S_IXGRP 00010 执行权限

S_IRWXG 00070 掩码, 过滤 st_mode中除所属组权限以外的信息

​ 6-8bit – 文件所有者权限：

S_IRUSR 00400 读权限

S_IWUSR 00200 写权限

S_IXUSR 00100 执行权限

S_IRWXU 00700 掩码, 过滤 st_mode中除文件所有者权限以外的信息

​ 12-15bit – 文件类型：

S_IFSOCK 0140000 套接字

S_IFLNK 0120000 符号链接（软链接）

S_IFREG 0100000 普通文件

S_IFBLK 0060000 块设备

S_IFDIR 0040000 目录

S_IFCHR 0020000 字符设备

S_IFIFO 0010000 管道

S_IFMT 0170000 掩码,过滤 st_mode中除文件类型以外的信息

目录打开函数opendir：

​ 头文件：#include<dirent.h>

​ 函数原型：DIR *opendir(const char *dirname);

​ 函数功能：打开一个目录，并且返回一个DIR结构体指针。

​ 函数参数：dirname是要打开的目录的路径名。

​ 函数返回值：调用成功后返回一个指向DIR结构体的指针，如果调用失败则返回NULL。

条目读取函数readdir：

​ 头文件：#include<dirent.h>

​ 函数原型：struct dirent *readdir(DIR *dirp);

​ 函数功能：读取目录中的文件或者子目录，一次调用只读取一个。

​ 函数参数：dirp是函数opendir返回的目录流指针。

​ 函数返回值：调用成功后返回一个指向struct dirent结构体的指针，如果调用失败或者读取到目录末尾则 返回NULL。

​ struct dirent****结构体的内容：

​ struct dirent{

​ ino_t d_ino; //文件的 inode 号。

​ off_t d_of;：//文件在目录流中的偏移。

​ unsigned short d_reclen; //该条目的长度。

​ unsigned char d_type; //文件类型。

​ char d_name[]; //文件名。

​ }

​ 其中成员变量 d_type 是一个用于表示文件的类型，以下为它的取值：

DT_UNKNOWN：未知类型。

DT_REG：普通文件。

DT_DIR：目录。

DT_FIFO：命名管道（FIFO）。

DT_SOCK：套接字。

DT_CHR：字符设备。

DT_BLK：块设备。

DT_LNK：符号链接

目录关闭函数closedir:

​ 头文件：#include<dirent.h>

​ 函数原型：int closedir(DIR *dirp);

​ 函数功能：关闭先前opendir打开的目录。

​ 函数参数：dirp是原先opendir打开的目录流指针。

​ 函数返回值：调用成功后返回0，调用失败返回-1.

以上三个目录函数的例子：

dup函数：

​ 头文件：#include<unsitd.h>

​ 函数原型：int dup(int oldfd);

​ 函数功能：赋值一个已有的文件描述符，并且返回一个新的文件描述符，这个新的文件描述符与原来的文件描述符指向同一个资源或者文件。

​ 函数参数：oldfd为要赋值的旧的文件描述符。

​ 返回值：成功则返回新的文件描述符，这个新的描述符与旧的所指向的文件或者资源是一样的。失败则返回-1.

dup2函数：

​ 头文件：#include<unsitd.h>

​ 函数原型：int dup2(int oldfd , int newfd);

​ 函数功能：将一个已有的文件描述符赋值到指定的文件描述符中，如果指定的文件描述符已经打开了一个文件，则会先关闭它，然后再将旧的文件描述符复制到这个位置。

​ 函数参数：

​ oldfd为要赋值的旧的文件描述符。

​ newfd 为要指定的新文件描述符

​ 返回值：成功则返回新的文件描述符，失败则返回-1。

​ 注意：dup2函数可以用于重定向标准输入，输出和错误流（描述符表的0 1 2号元素）。

fcntl函数：

​ 头文件：#include<fcnt1.h>

​ 函数原型：int fcnt1(int fd , int cmd , …);

​ 函数功能：对文件描述符进行各种控制操作。

​ 函数参数：

​ fd 是要操作的文件描述符

​ cmd 是要执行的命令：

​ F_DUPFD：复制文件描述符。

​ F_GETFD：获取文件描述符标志。

​ F_SETFD：设置文件描述符标志。

​ F_GETFL：获取文件状态标志。

​ F_SETFL：设置文件状态标志。

​ … 这个是与命令相关的附加参数，更具命令的不同来进行传递。

​ 返回值：返回值取决于命令，如果调用失败则返回-1.