linux操作系統(tǒng)奉行一切皆文件的理念，所有文件設(shè)備幾乎都可以用一套系統(tǒng)調(diào)用即open()/close()/write()/read()等來操作。系統(tǒng)調(diào)用和C庫調(diào)用操作文件類似。Linux自帶的man手冊是最權(quán)威的。通過查看man手冊來查看系統(tǒng)調(diào)用用法。

代號 —— 代表的含義

• 1 —— 用戶在shell環(huán)境下可操作/可執(zhí)行的命令
• 2 —— 系統(tǒng)內(nèi)核可調(diào)用的函數(shù)與工具
• 3 —— 一些常用的函數(shù)與函數(shù)庫，大部分C的函數(shù)庫
• 4 —— 設(shè)備文件的說明，通常是在 /dev下的設(shè)備
• 5 —— 配置文件或某些文件的格式
• 6 —— 游戲
• 7 —— 管理與協(xié)議等，例如Linux文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等
• 8 —— 系統(tǒng)管理員可用的命令
• 9 —— 與Kernel有關(guān)的文件

注意，系統(tǒng)的頭文件在Linux中一般存放在/usr/include目錄下；下面包含的一些頭文件有的帶了sys，其實是include底下的子目錄中的頭文件

open（）——打開或者創(chuàng)建一個文件

返回值類型： int——文件描述符fd，每打開一個文件，就會得到一個文件描述符，這個文件描述符是整形的，我們通過文件描述符進行讀寫操作。

• 失?。?1
• 成功：>= 0，即文件描述符；
• mode_t是一個類型別名，實際上就是一個有符號的整數(shù)，對open函數(shù)而言，僅僅當創(chuàng)建新文件時才使用第三個參數(shù)

flag：打開標志

注意： 這些其實都是定義的一些宏，當需要使用到多個參數(shù)時，使用按位或“ | ”構(gòu)成多個flag參數(shù)

也可跟隨下面的方式一起使用：

其他不一一介紹，需要使用時自查。

write（）

返回值：

• 若成功為已經(jīng)寫入的字節(jié)數(shù)；
• 若出錯為-1；

注意：計劃寫入的字節(jié)數(shù)和函數(shù)的返回值不相等時，表示寫入出現(xiàn)了錯誤，可以用來檢驗寫入是否成功；

參數(shù)：

• fd：寫入文件的文件描述符；
• buf：存放待寫數(shù)據(jù)的緩存；
• count：要求寫入一次數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)；

注意：

對于普通文件，寫操作從文件的當前位移量處開始，若如果在打開該文件時，指定了O_APPEND選擇項，則在每次寫操作之前，將文件位移量設(shè)置在文件的當前結(jié)尾處。在一次成功寫之后，該文件位移量增加實際寫的字節(jié)數(shù)。

read（）

返回值 ：讀到的字節(jié)數(shù)

• 若已到文件尾為0；若出錯為-1；

參數(shù)

• fd：讀取文件的文件描述符；
• buf：存放讀取數(shù)據(jù)的緩存；
• count：要求讀取一次數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)；注意返回值是實際讀到的字節(jié)數(shù)，二者并不相同；

注意：讀操作從文件的當前位移量開始，在成功返回之前，該位移量增加實際讀得的字節(jié)數(shù)（這個位移量是可以自己設(shè)置的）；

close（）

注意：當一個進程終止時，它所打開的文件都由內(nèi)核自動關(guān)閉。

注：這些不帶緩存的函數(shù)都是內(nèi)核提供的系統(tǒng)調(diào)用；這正是和我們在C語言中學(xué)到的那些IO操作不同的地方，他們不是標準C的組成部分，但是POSIX的組成部分。

標準C對文件操作時都是通過對FILE的結(jié)構(gòu)體指針進行操作的，而這里使用的是文件描述符。

文件描述符的范圍是0——OPEN MAX，早期的Unix采用的上限為19（即允許每個進程打開20個文件），現(xiàn)在很多系統(tǒng)將即增加到63，Linux為1024，具體多少可以在<unistd.h>的頭文件中查找。

文件描述符與文件指針

• FILE *fdopen(int fd,const char *mode)，將文件描述符轉(zhuǎn)為文件指針；
• int fileno(FILE *stream)，將文件指針轉(zhuǎn)換為文件描述符；

lseek函數(shù)

功能： 定位一個已打開的文件

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

• fd：已經(jīng)打開的文件描述符；
• offset：位移量；
• whence：定位的位置，即基準點
• SEEK_SET：將該文件的位移量設(shè)置為距文件開始處offset個字節(jié)；
• SEEK_CUR：將該文件的位移量設(shè)置為其當前值加offset，offset可正可負；
• SEEK_END：將該文件的位移量設(shè)置為文件長度加offset，offset可正可負（此時若為正值，就涉及到空洞文件了，請看下面的講解）；
• 返回值：**若成功則返回新的文件位移量（絕對位移量）**若出錯為-1；定位到文件尾部時，可以返回文件的大小；
• lseek函數(shù)也可以用來確定所涉及的文件是否可以設(shè)置位移量，如果文件描述符所引用的是一個管道或者FIFO，則lseek返回-1，并將errno設(shè)置為EPLPE；

空洞文件示例：

#include<stdio.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<errno.h>

//生成空洞文件
char *buffer = "0123456789";

int main(int argc,char *argv[])
{
	if(argc < 2)
	{
		fprintf(stderr,"-usage:%s [file]\n",argv[0]);
		exit(1);
	}

	int fd = open(argv[1],O_WRONLY | O_CREATE | O_TRUNC,0777);
	if(fd < 0)
	{
		perror("open error");
		exit(1);
	}

	size_t size = strlen(buffer) * sizeof(char);
	//將字符串寫入到空洞文件中
	if(write(fd,buffer,size) != size)
	{
		perror("write error");
		exit(1);
	}
	
	//定位到文件尾部的10個字節(jié)處
	if(lseek(fd,10L;SEERK_END) < 0)
	{
		perror("lseek error");
		exit(1);
	}
	//從文件尾部的10個字節(jié)處再寫入字符串
	if(write(fd,buffer,size) != size)
	{
		perror("write error");
		exit(1);
	}
	close(fd)；
	return 0;
}

我們可以看到用more命令查看文件內(nèi)容時，發(fā)現(xiàn)顯示的內(nèi)容只有一次寫入的結(jié)果，用od

-c命令查看文件的ASSCI碼，我們會發(fā)現(xiàn)在兩次內(nèi)容之間，有10個\0，這就是空洞，用vim打開該文件內(nèi)容也可以看到，有10個^@符。

注：每個文件都有一個與其相關(guān)聯(lián)的“當前文件偏移量”，它是一個非負整數(shù)，用以度量從文件開始處計算的字節(jié)數(shù)。通常讀寫操作都以文件當前偏移量處開始，并使得偏移量增加所讀或所寫的字節(jié)數(shù)。按系統(tǒng)默認，當打開一個文件時，除非指定O_APPEND選擇項，否則該文件位移量被設(shè)置為0；

示例：

運行結(jié)果如下：

fd = 3的原因是：

系統(tǒng)內(nèi)部PCB存在一個文件表，以記錄打開的文件，文件描述符其實就是文件表的下標

• 0——FILE* stdin，標準輸入
• 1——FILE* stdout，標準輸出
• 3——FILE* stderr，標準錯誤輸出
• 本程序已經(jīng)默認打開了三個文件，fd排到第四個，所以編號為3

接下來進行文件讀取

運行結(jié)果如下：

應(yīng)用：利用讀寫對文件進行復(fù)制

首先聲明：我們不區(qū)分文本文件還是二進制文件

完成對一個圖片的復(fù)制，我們可以使用以下的方案：

• 先打開原來的二進制文件
• 打開一個新的文件
• 從原來的二進制文件中讀取一部分寫入新文件
• 反復(fù)讀寫
• 直到讀完，寫完就停止【read() == 0作為循環(huán)停止的條件，讀不到就是讀完了】
• 完成復(fù)制

復(fù)制完成

打開文件后，fork的子進程能否共享和父進程共享訪問同一個文件？

我們每次打開文件以后，會在內(nèi)核中產(chǎn)生struct file這樣一個結(jié)構(gòu)體，以表示打開的文件，記錄著以下信息：

• 文件偏移量（起始從0開始，文件指針隨著寫入數(shù)據(jù)進行偏移）
• 引用計數(shù)（幾個進程正在使用這個打開的文件）
• inode節(jié)點（存放進程的屬性信息：誰創(chuàng)建了，名字是什么，在磁盤哪里存儲。通過這個inode節(jié)點，我們才能找到對應(yīng)的這個具體的文件）
• 打開方式：比如只讀方式，只寫方式打開

測試1：先打開文件再fork

close（fd）寫在最外側(cè)，父子進程都會關(guān)閉，每關(guān)閉一次，引用計數(shù)減1，直到為0。

運行結(jié)果如下：

原因如下：

測試2：先fork再打開文件

修改代碼后，運行結(jié)果發(fā)生如下變化：

因為父子進程分離后，打開了各自的文件，產(chǎn)生了各自的struct file，不再共享文件偏移量。

在實際的應(yīng)用場景中，我們更多地使用父進程打開的文件，子進程去訪問這種形式。

總結(jié)

以上為個人經(jīng)驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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