文件IO

1.文件IO是基于系统调用

2.程序每进行一次系统调用，就会从用户空间向内核空间进行一次切换，执行效率较慢

3.目的：由于后期进程间通信，如管道、套接字通信，都使用的是文件IO，所以引入文件IO操作的概念

文件描述符

1.文件描述符本质上是一个非负整数，每个打开的文件，都会对应一个整数用于系统调用

2.每个程序打开文件的个数是有上限的，默认是1024个，可以通过ulimit -a进行查看

3.文件描述符使用原则：最小未分配原则

4.当使用open函数打开一个文件时，系统会给该文件分配一个文件描述符作为句柄

5.当一个程序运行时，默认会打开三个文件描述符，分别对应标准输入、标准输出、标准出错

open函数

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

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

功能：打开或可能创建一个文件

参数1：文件路径，是一个字符串表示要打开的文件

参数2：打开标识

三个必须选一个：O_RDONLY(只读)、O_WRONLY(只写)、O_RDWR(读写) 后面的可以以位或的方式连接，表示拥有该属性

O_CREAT：表示创建一个文件， 当第二个参数中有O_CREAT时，第三个参数必须要加上

O_APPEND:追加方式打开文件 O_TRUNC:清空文件内容

O_NONBLOCK:以非阻塞形式打开文件

O_EXCL:确保本次操作一定创建文件，如果文件已经存在，则open函数会报错，错误码为EEXIST

eg:

"w": O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC

"r":O_RDONLY

"a":O_WRONLY | O_APPEND | O_CREAT

"w+":O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC

"r+":O_RDWR

"a+":O_RDWR | O_CREAT | O_APPEND

参数3：如果第二个参数中有O_CREAT,该参数必须设置，表示文件的权限，如果不设置，该文件的权限是一个随机权限

一般创建普通文件最大权限为：664

目录文件权限最大权限为：775

返回值：成功返回一个新的文件描述符，失败返回-1并置位错误码。

close函数

#include <unistd.h>

int close(int fd);

功能：关闭指定的文件描述符

参数：要关闭的文件描述符，关闭后，该文件描述符可以分配给其他文件使用

返回值：成功返回0，失败返回-1并置位错误码

write\read函数

#include <unistd.h>

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

功能：将buf指向的地址中count个字节，写入到fd指向的文件中

参数1：文件描述符

参数2：容器起始地址，void*类型，表明可以写入任何类型的数据

参数3：要写入数据的个数

返回值：成功返回写入的字符个数，失败返回-1并置位错误码

#include <unistd.h>

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

功能：从fd文件中，将count个字节读取到buf对应的容器中

参数1：文件描述符

参数2：容器起始地址，void*类型，表明可以读取任何类型的数据

参数3：要读取数据的个数

返回值：成功返回读取字节的个数，失败返回-1并置位错误码

光标移动（lseek）

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

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

功能：移动光标位置

参数1：要移动光标的文件描述符

参数2：偏移量 >0:表示向后偏移 =0:表示不偏移 <0:表示向前偏移

参数3：偏移的起始位置

SEEK_SET：从文件开头偏移

SEEK_CUR：从文件光标当前位置偏移

SEEK_END：从文件末尾开始偏移

返回值：成功返回光标当前位置，失败返回（off_t）-1并置位错误码

lseek = fseek + ftell

关于文件描述符的拷贝问题

使用赋值的情况直接拷贝，多个文件描述符变量，共享同一个文件光标，通过一个文件描述符进行移动，所有的文件描述符的光标都会改变

int fd1 = -1;

if((fd1 = open("./test.txt", O_RDONLY)) == -1)

{

        perror("open error"); return -1;

}

printf("fd1 = %d\n", fd1); //3

int fd2 = fd1;                 //对文件描述符直接进行拷贝

共享一个文件光标，因为描述符一样

使用dup函数，完成文件描述符的拷贝

#include <unistd.h>

int dup(int oldfd);

功能：通过旧的文件描述符，拷贝出一个新的文件描述符，新文件描述符遵循最小未分配原则

参数：旧文件描述符

返回值：新文件描述符，失败返回-1并置位错误码 执行后，新旧两个文件描述符都指向同一个打开的文件，共享文件光标位置

使用dup2函数完成两个文件描述符的拷贝

int dup2(int oldfd, int newfd);

功能：通过拷贝旧的文件描述符到新的文件描述符中

参数1：旧文件描述符

参数2：新文件描述符，如果newfd已经指向了某个已经打开的文件，则在进行拷贝之前，先将其关闭

返回值：成功返回新的文件描述符，失败返回-1并置位错误码

注意：newfd不是使用最小为分配原则，因为newfd在调用之前可能已经指向某个文件，调用后，无论是newfd函数oldfd都指向oldfd指向的文件通过该方式复制的文件描述符，依然共享同一个文件的光标

多次使用open函数完成对同一个文件的打开时，不同的文件描述符使用的是独立的光标

文件属性获取（stat）

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <unistd.h>

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

功能：将给定的文件的相关属性，通过statbuf返回出来

参数1：要获取属性的文件路径是一个字符串

参数2：文件属性结构体指针，需要传递一个文件属性类型的结构体变量

返回值：成功返回0，失败返回-1并置位错误码

目录相关操作

opendir函数

#include <sys/types.h>

#include <dirent.h>

DIR *opendir(const char *name);

功能：打开一个指定的目录，并返回该目录的目录指针

参数：要打开的目录，是一个字符串

返回值：成功返回目录指针，失败返回NULL并置位错误码

closedir函数

#include <sys/types.h>

#include <dirent.h>

int closedir(DIR *dirp);

功能：关闭一个已经打开的目录指针

参数：目录指针

返回值：成功返回0，失败返回-1并置位错误码

readdir函数

#include <dirent.h>

struct dirent *readdir(DIR *dirp);

功能：读取指定目录中的下一个文件或目录的信息

参数：目录指针

返回值：成功返回当前文件或目录的信息，失败返回NULL并置位错误码

作业

1.标准io

2.文件io

3.stat函数

4.目录操作