缓冲区：

• 缓冲区是一块内存区域，用于存储数据，直到数据被真正写入到文件或设备中，或从文件或设备中读取。
• 这种机制使得程序可以一次处理较大的数据块，而不是频繁地进行较小的I/O操作。

缓冲模式：

• 全缓冲：数据会被先写入缓冲区，直到缓冲区满了才会实际写入到文件中。这种模式通常用于文件。
• 行缓冲：数据会在遇到换行符时被写入到文件中。行缓冲通常用于终端设备。
• 无缓冲：数据每次调用read或write时都会直接进行操作，没有缓冲区。这种模式适用于需要实时数据处理的设备。

 

标准IO函数：

• fopen(), fread(), fwrite(), fclose()：用于打开文件、读取数据、写入数据和关闭文件。
• fflush()：用于强制将缓冲区的数据写入到文件中。这在需要确保数据被写入时特别有

缓冲区刷新时机：

• 自动刷新：当缓冲区满了、遇到换行符（对于行缓冲模式）或关闭文件时，标准IO库会自动刷新缓冲区。
• 显式刷新：通过调用fflush()函数，程序可以显式地刷新指定流的缓冲区。

 标准IO和系统调用的区别

• 标准I/O（stdio）：

  • 接口：提供了更高层次的文件操作接口，如fopen(), fread(), fwrite(), fclose()等。
  • 缓冲：标准I/O库使用缓冲区来提高I/O效率。例如，fread()和fwrite()操作会在缓冲区中进行，只有在缓冲区满了或流被关闭时才会实际读写数据。
  • 便捷性：提供了文件流的抽象，便于进行格式化输入输出（如fprintf()和fscanf()），并处理文件位置指针等。

• 系统调用：

  • 接口：提供了底层的文件操作接口，如open(), read(), write(), close()等。
  • 无缓冲：系统调用直接与操作系统交互，没有标准I/O库中的缓冲机制。每次read()或write()调用都直接操作文件描述符。
  • 控制：允许更细粒度的控制和操作，比如文件的权限设置、文件描述符的操作等。

系统调用列表：

• open()：打开一个文件或设备，返回一个文件描述符。可以设置文件打开模式和权限。
• read()：从文件描述符中读取数据。需要指定要读取的字节数。
• write()：向文件描述符中写入数据。需要指定要写入的数据和字节数。
• close()：关闭一个文件描述符，释放相关资源。
• lseek()：改变文件描述符的文件偏移量，支持随机访问。

 

特点：

• 直接操作：系统调用提供直接的文件描述符操作，不经过标准I/O库的缓冲区机制，通常用于需要更高性能或特殊控制的场景。
• 文件描述符：每个打开的文件、设备或管道都有一个唯一的文件描述符（整数）。这些文件描述符是系统调用操作的基础。
• 底层控制：系统调用允许进行底层操作，比如设置文件状态标志（如O_NONBLOCK）、文件锁等。
• 无缓冲：每次read()和write()操作都直接访问内核和文件系统，这意味着可以精确控制I/O操作，但也可能需要更多的处理来管理数据的读写。
• 性能：由于系统调用直接操作底层文件描述符，通常可以获得更高的性能，但编程时需要管理更多的细节。

Linux系统调用中常用文件I/O函数的详细讲解：

1. open()

作用：打开一个文件或设备，并返回一个文件描述符，用于后续的读写操作。

 原型：

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

• pathname：要打开的文件或设备的路径。
• flags：指定打开文件的模式（如只读、只写、读写等）。常见标志包括：
  • O_RDONLY：只读模式
  • O_WRONLY：只写模式
  • O_RDWR：读写模式
  • O_CREAT：如果文件不存在，则创建新文件
  • O_TRUNC：如果文件存在，则截断文件长度为0
  • O_APPEND：每次写入时，追加到文件末尾
• mode（可选）：文件权限模式，仅在O_CREAT标志被使用时需要。常用的权限模式包括：
  • S_IRUSR：所有者可读
  • S_IWUSR：所有者可写
  • S_IXUSR：所有者可执行
  • S_IRGRP：组用户可读
  • S_IWGRP：组用户可写

• 成功时，返回一个非负整数，作为文件描述符。
• 失败时，返回-1，并设置errno以指示错误原因。

 

2. read()

作用：从文件描述符中读取数据。

原型：

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

• fd：文件描述符，表示打开的文件或设备。
• buf：指向存储读取数据的缓冲区的指针。
• count：要读取的字节数。

返回值：

• 成功时，返回实际读取的字节数。如果文件末尾被达到了，返回0。
• 失败时，返回-1，并设置errno以指示错误原因。

3. write()

作用：向文件描述符中写入数据。

原型：

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

 

• fd：文件描述符，表示打开的文件或设备。
• buf：指向要写入数据的缓冲区的指针。
• count：要写入的字节数。

返回值：

• 成功时，返回实际写入的字节数。
• 失败时，返回-1，并设置errno以指示错误原因。

4. close()

作用：关闭一个文件描述符，释放相关资源。

原型：

int close(int fd);

 

• fd：要关闭的文件描述符。

返回值：

• 成功时，返回0。
• 失败时，返回-1，并设置errno以指示错误原因。

 

5. lseek()

作用：改变文件描述符的文件偏移量，支持随机访问。

原型：

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

• fd：文件描述符。
• offset：相对于whence的位置的偏移量。
• whence：指定偏移量的基准点，常用值包括：
  • SEEK_SET：从文件开始处
  • SEEK_CUR：从当前位置
  • SEEK_END：从文件末尾

返回值：

• 成功时，返回新的文件偏移量。
• 失败时，返回-1，并设置errno以指示错误原因。

笔记详解