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Linux系统编程——系统调用之 I/O 操作(文件操作),linux系统调用


文件描述符

在 Linux 的世界里,一切设备皆文件我们可以系统调用中 I/O 的函数(I:input,输入;O:output,输出),对文件进行相应的操作( open()、close()、write() 、read() 等)。


打开现存文件或新建文件时,系统(内核)会返回一个文件描述符,文件描述符用来指定已打开的文件。这个文件描述符相当于这个已打开文件的标号,文件描述符是非负整数,是文件的标识,操作这个文件描述符相当于操作这个描述符所指定的文件


程序运行起来后(每个进程)都有一张文件描述符的表,标准输入、标准输出、标准错误输出设备文件被打开,对应的文件描述符 0、1、2 记录在表中。程序运行起来后这三个文件描述符是默认打开的

#define STDIN_FILENO  0 //标准输入的文件描述符

#define STDOUT_FILENO 1 //标准输出的文件描述符

#define STDERR_FILENO 2 //标准错误的文件描述符


在程序运行起来后打开其他文件时,系统会返回文件描述符表中最小可用的文件描述符,并将此文件描述符记录在表中。Linux 中一个进程最多只能打开 NR_OPEN_DEFAULT (即1024)个文件,故当文件不再使用时应及时调用 close() 函数关闭文件。


常用 I/0 函数

需要的头文件

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

#include <unistd.h>


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

功能

打开文件,如果文件不存在则创建。

参数

pathname: 文件的路径及文件名。

flags: 打开文件的行为标志,如,以只读方式(O_RDONLY,第一个为字母不是数据)打开,以读写或新建新文件的方式(O_RDWR|O_CREAT)打开。


mode: 这个参数,只有在文件不存在时有效,指新建文件时指定文件的权限(文件权限详情,请点此链接)。


返回值

成功:成功返回打开的文件描述符

失败:-1


int close(int fd);

功能

关闭已打开的文件

参数

fd: 文件描述符,open()的返回值

返回值

成功:0

失败:-1


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

功能

把指定数目的数据写到文件(fd)

参数

fd: 文件描述符

addr: 数据首地址

count: 写入数据的长度(字节),一般情况下,数据有多少,就往文件里写多少,不能多也不能少

返回值

成功:实际写入数据的字节个数

失败:-1


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

功能

把指定数目的数据读到内存(缓冲区)

参数

fd: 文件描述符

addr: 内存首地址

count: 读取的字节个数

返回值

成功:实际读取到的字节个数

失败:-1


实战示例

接下来,我们使用以上 4 个系统调用 I/O 函数写一个程序,能实现像系统命令 cp 的功能:



使用 open() 打开源文件,使用 read() 从文件读数据,使用 write() 向目的文件写数据,示例代码如下:

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
	if((argc == 3) && (strcmp(argv[1], argv[2]) != 0))
	{// 保证有 3 个参数,而且源文件和目的文件名字不能一样
	
		int fd_src, fd_dest, ret;
		
		//只读方式打开源文件
		fd_src = open(argv[1], O_RDONLY); 
		if(fd_src < 0)
		{
			perror("open argv[1]");
			return -1;
		}
		
		// 新建目的文件
		fd_dest = open(argv[2], O_WRONLY|O_CREAT, 0755);
		if(fd_dest < 0)
		{
			close(fd_src);
			perror("open argv[2]");
			return -1;
		}
		
		do
		{
			char buf[1024] = {0};
			// 从源文件读取数据
			ret = read(fd_src, buf, sizeof(buf));
			
			// 把数据写到目的文件,注意最后一个参数,有多少写多少
			write(fd_dest, buf, ret);
		}while(ret > 0);
		
		// 关闭已打开的文件
		close(fd_src);
		close(fd_dest);
	}
	
	return 0;
}

运行结果如下:



本教程示例代码下载请点此处。

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