太一的博客

一个程序学徒

文件与IO

什么是I/O

  • 输入/输出是主存和外部设备之间拷贝数据的过程
    • 设备 -> 内存（输入操作）
    • 内存 -> 设备 （输出操作）
  • 高级I/O
    • ANSI C 提供的标准 I/O 库称为高级 I/O，通常也称为带缓冲的 I/O
  • 低级I/O
    • 通常也称为不带缓冲的 I/O

文件描述符

  • 对于 Linux 而言，所有对设备或文件的操作都是通过文件描述符进行的。
  • 当打开或者创建一个文件的时候，内核向进程返回一个文件描述符（非负整数）。后续对文件的操作只需通过该文件描述符，内核记录有关这个文件的信息。
  • 一个进程启动时，默认打开了 3 个文件，标准输入、标准输出、标准错误，对应文件描述符是 0（ STDIN_FILENO ）、1（ STDOUT_FILENO）、2（ STDERR_FILENO ），这些常量定义在 unistd.h 头文件中。

文件描述符与文件指针转换

  • fileno：将文件指针转换为文件描述符
  • fdopen：将文件描述符转换为文件指针

文件系统调用

open 系统调用

open系统调用1

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

参数

  • path：文件的名称，可以包含（绝对和相对）路径
  • flags： 文件打开模式

返回值：

​ 打开成功，返回文件描述符

​ 打开失败，返回 -1

示例：

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

// #define ERR_EXIT(m) (perror(m), exit(EXIT_FAILURE))

#define ERR_EXIT(m) \
        do \
        { \
            perror(m); \
            exit(EXIT_FAILURE); \
        } while(0) 

int main(void)
{
    int fd;
    fd = open("test.txt", O_RDONLY);
    if (fd == -1)
    {
        ERR_EXIT("open error");
    }
    printf("open success");
    return 0;
}

open系统调用2

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

参数

  • path：文件的名称，可以包含（绝对和相对）路径
  • flags： 文件打开模式
  • mode： 用来规定对该文件的所有者，文件的用户组及系统中其他用户的访问权限

返回值：

​ 打开成功，返回文件描述符

​ 打开失败，返回 -1

close 系统调用

为了重新利用文件描述符，用 close() 系统调用释放打开的文件描述符

函数原型：int close(int fd);

函数参数：

​ fd ： 要关闭的文件的文件描述符

返回值

​ 如果出现错误，返回 -1

​ 调用成功返回 0

可打开的文件描述符个数

进程可打开的文件描述符个数 ulimit -n

系统可打开的文件描述符个数 cat /proc/sys/fs/file-max

read 系统调用

一旦有了与一个打开文件描述相连的文件描述符，只要该文件是用 O_RDONLY或O_RDWR标志打开的，就可以用 read() 系统调用从该文件中读取字节

函数原型：ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

函数参数：

​ **fd : **想要读的文件的文件描述符

​ **buf : ** 指向内存块的指针，从文件读取来的字节放在这个内存块中

​ **count : ** 从该文件复制到 buf 中的字节个数

返回值

​ 如果出现错误，返回 -1

​ 读文件结束，返回 0

​ 否则返回从该文件复制到规定的缓冲区中的字节数

write 系统调用

用 write() 系统调用将数据写到一个文件中

函数原型：ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

函数参数：

​ **fd : ** 要写入的文件的文件描述符

​ **buf : ** 指向内存块的指针，从这个内存块中读取数据写入到文件中

​ **count : ** 要写入文件的字节个数

返回值：

​ 如果出现错误，返回 -1

​ 如果写入成功，则返回写入到文件中的字节个数