文件IO

---

---

在LINUX下，有着 一切皆文件的定义，所谓文件IO就是指文件的 输入和 输出。

文件类型

1. 普通文件(-)
   如mp4、 pdf、 html log；用户可以根据访问权限对普通文件进行查看、更改和删除，包括 纯文本文件(ASCII)
   ；二进制文件(binary)；数据格式的文件(data);各种压缩文件.第一个属性为 [-]

2. 目录文件(d)
   /usr/ /home/目录文件包含了各自目录下的文件名和指向这些文件的指针，打开目录事实上就是打开目录文件，只要有访问权限，就可以随意访问这些目录下的文件。能用#cd命令进入的。第一个属性为[d]，例如 [drwxrwxrwx]

3. 硬链接 (-)
   若一个 硬链接的局限性 inode号对应多个文件名，则称这些文件为硬链接。硬链接就是同一个文件使用了多个别名删除时 :1.不能引用自身文件系统以外的文件,即不能引用其他分区的文件;2.无法引用目录; ,只会删除链接, 不会删除文件;

4. 符号链接（软链接） (l)
   若文件用户数据块中存放的内容是另一文件的路径名的指向，则该文件就是软连接，克服硬链接的局限性, 类似于快捷方式,使用与硬链接相同。

5. 字符设备文件 ©
   文件一般隐藏在/dev目录下，在进行设备读取和外设交互时会被使用到即串行端口的接口设备，例如键盘、鼠标等等。第一个属性为 [c]。#/dev/tty的属性是 crw-rw-rw-，注意前面第一个字 c，这表示字符设备文件

6. 块设备文件 (b)
   存储数据以供系统存取的接口设备，简单而言就是硬盘。# /dev/hda1 的属性是 brw-r—– ，注意前面的第一个字符是b，这表示块设备，比如硬盘，光驱等设备系统中的所有设备要么是块设备文件，要么是字符设备文件，无一例外

7. FIFO管道文件 §
   管道文件主要用于进程间通讯。 FIFO解决多个程序同时存取一个文件所造成的错误。比如使用mkfifo命令可以创建一个FIFO文件，启用一个进程A从FIFO文件里读数据，启动进程B往FIFO里写数据，先进先出，随写随读。# pipe

8. 套接字(S)
   以启动一个程序来监听客户端的要求，客户端就可以通过套接字来进行数据通信。用于进程间的网络通信，也可以用于本机之间的非网络通信， 第一个属性为 [s]，这些文件一般隐藏在/var/run目录下，证明着相关进程的存在

man手册

man [选项] [命令/函数/系统调用]

下面是常用的选项及其含义：

• -f：查找所有与指定关键字匹配的命令、函数或系统调用；
• -k：查找所有与指定关键字匹配的命令、函数或系统调用的简介；
• -a：显示所有匹配的手册页；
• -M：指定手册搜索路径；
• -p：显示匹配关键字的所在段落。

1 - commands（普通的命令）
2 - system calls（系统调用）
3 - library calls（库函数）
4 - special files（特殊文件： /dev 下设备文件）
5 - file formats and convertions（文件格式
6 - games for linux（游戏和娱乐）
7 - macro packages and conventions（杂项）
8 - system management commands（管理员命令）
9 - 其他（Linux 特定， 用来存放内核例行程序的文档）

   1
   可执行程序或 shell 命令
   2
   系统调用(内核提供的函数)
   3
   库调用(程序库中的函数)
   4
   特殊文件(通常位于 /dev)
   5
   文件格式和规范，如 /etc/passwd
   6
   游戏
   7
   杂项(包括宏包和规范，如 man(7)，groff(7))
   8
   系统管理命令(通常只针对 root 用户)
   9
   内核例程 [非标准

概述

man  [-C  文件]  [-d]  [-D] [--warnings[=警告]] [-R 编码] [-L 区域] [-m
系统[,...]] [-M 路径] [-S 列表] [-e 扩展] [-i|-I]  [--regex|--wildcard]
[--names-only]  [-a]  [-u] [--no-subpages] [-P 分页程序] [-r 提示] [-7]
[-E 编码]  [--no-hyphenation]  [--no-justification]  [-p  字符串]  [-t]
[-T[设备]] [-H[浏览器]] [-X[dpi]] [-Z] [[章节] 页 ...] ...
man -k [apropos 选项] 正则表达式 ...
man -K [-w|-W] [-S list] [-i|-I] [--regex] [章节] 词语 ...
man -f [whatis 选项] 页 ...
man  -l [-C 文件] [-d] [-D] [--warnings[=警告]] [-R 编码] [-L 区域] [-P
分页程序]  [-r  提示]  [-7]  [-E  编码]  [-p  字符串]  [-t]  [-T[设备]]
[-H[浏览器]] [-X[dpi]] [-Z] 文件 ...
man -w|-W [-C 文件] [-d] [-D] 页 ...
man -c [-C 文件] [-d] [-D] 页 ...
man [-?V]

open()

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

int open(const char *path, int oflag, …);
int openat(int fd, const char *path, int oflag, …);

• open() 调用成功返回文件描述符，失败返回-1，并设置errno。
• open调用返回的文件描述符一定是最小的未用描述符数字。
• open()可以打开设备文件，但是不能创建设备文件，设备文件必须使用mknod()创建。

参数

• pathname被打开的文件名（可包括路径名） 。
• flags
  • O_RDONLY：只读方式打开文件。这三个参数互斥
  • O_WRONLY：可写方式打开文件。
  • O_RDWR：读写方式打开文件。
  • O_CREAT：如果该文件不存在，就创建一个新的文件，并用第三的参数为其设置权限。
  • O_EXCL：如果使用O_CREAT时文件存在，则可返回错误消息。这一参数可测试文件是否存在。
  • O_NOCTTY：使用本参数时，如文件为终端，那么终端不可以作为调用open()系统调用的那个进程的控制终端。
  • O_TRUNC：如文件已经存在，那么打开文件时先删除文件中原有数据。
  • O_APPEND：以添加方式打开文件，所以对文件的写操作都在文件的末尾进行。
• mode 被打开文件的存取权限，为8进制表示法。

close()

#include <unistd.h>

int close(int fildes);

调用成功返回0，出错返回-1，并设置errno。
当一个进程终止时，该进程打开的所有文件都由内核自动关闭。
关闭一个文件的同时，也释放该进程加在该文件上的所有记录锁。

# read()
      #include <unistd.h>

       ssize_t pread(int fildes, void *buf, size_t nbyte, off_t offset);
       ssize_t read(int fildes, void *buf, size_t nbyte);

调用read()函数可以从一个已打开的可读文件中读取数据
读操作从文件的当前位移量处开始，在成功返回之前，该位移量增加实际读取的字节数。
fd:文件描述符
buf：参数需要由调用者来分配内存，并在使用后，由调用者释放分配的内存。
Count:表示缓冲区大小,一次最多读取count个数据。

read()调用成功返回读取的字节数，如果返回0，表示到达文件末尾，如果返回-1，表示出错，通过errno设置错误码。

write()

#include <unistd.h>

ssize_t pwrite(int fildes, const void *buf, size_t nbyte,
off_t offset);
ssize_t write(int fildes, const void *buf, size_t nbyte);

调用write()函数可以向一个已打开的可写文件中写入数据。
对于普通文件，写操作从文件的当前位移量处开始，如果在打开文件时，指定了O_APPEND参数，则每次写操作前，将文件位移量设置在文件的当前结尾处，在一次成功的写操作后，该文件的位移量增加实际写的字节数。
write()调用成功返回已写的字节数，失败返回-1，并设置errno。
write()的返回值通常与count不同，因此需要循环将全部待写的数据全部写入文件。
write()出错的常见原因：磁盘已满或者超过了一个给定进程的文件长度限制。

ioctl()

ioctl()函数是Linux中用于设备IO控制的通用函数，可以用于向设备发送控制命令，或者从设备读取控制信息。它通常用于驱动程序中，而不是在应用程序中使用。

int ioctl(int fd, unsigned long request, ...);

参数说明：

• fd：文件描述符。
• request：控制命令的编号，通常使用宏定义来表示。
• …：可选的参数，通常是一个指向数据的指针，用于传递控制信息或获取设备状态信息

ioctl()函数的参数类型和含义根据控制命令的不同而有所不同，常见的控制命令包括：

• FIONREAD：获取输入缓冲区中的可读字节数，需要传递一个指向 int 类型变量的指针作为 ioctl() 函数的第三个参数。
• FIONBIO：设置非阻塞IO模式，需要传递一个指向 int 类型变量的指针作为 ioctl() 函数的第三个参数，将该变量设置为1表示开启非阻塞模式，设置为0表示关闭非阻塞模式。
• FIOASYNC：设置异步IO模式，需要传递一个指向 int 类型变量的指针作为 ioctl() 函数的第三个参数，将该变量设置为1表示开启异步IO模式，设置为0表示关闭异步IO模式。
• FIOSETOWN 和 FIOGETOWN：设置或获取文件描述符的拥有者进程，需要传递一个指向 pid_t 类型变量的指针作为 ioctl() 函数的第三个参数，分别表示设置和获取拥有者进程的PID。

ioctl()函数的返回值通常是0表示执行成功，-1表示执行失败，并且错误码保存在 errno 变量中。由于 ioctl() 函数的参数类型和含义不确定，因此在使用时需要参考具体的控制命令和操作系统的文档进行使用。)

lseek()

   #include <unistd.h>

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

调用 lseek()函数可以显示的定位一个已打开的文件。

参数

• fd：文件描述符。
• offset：偏移量， 每一读写操作所需要移动的距离， 单位是字节的数量， 可正可负（向前移， 向后移）
• whence(当前位置基点)：
  • SEEK_SET：当前位置为文件的开头， 新位置为偏移量的大小。
  • SEEK_CUR：当前位置为文件指针的位置， 新位置为当前位置加上偏移量。
  • SEEK_END：当前位置为文件的结尾， 新位置为文件的大小加上偏移量的大小返回值成功：文件的当前位移-1：出错