系统编程手册 第四章 - DDL-Killer/The-road-of-Linxu-Group2024 GitHub Wiki

概述

  • 所有执行I/O操作的系统调用都以文件描述符，一个非负整数来指代打开的文件
  • 文件描述符
    1. 0 标准输入 stdin
    2. 1 标准输出 stdout
    3. 2 标准错误 stderr
  • 四个主要系统调用
    1. fd = open(pathname,flags,mode)函数打开pathname所标识的文件，并返回文件描述符，如果文件不存在，open()函数可以创建，flags参数可以指定文件的打开方式
    2. numread = read(fd,buffer,count)调用从fd中打开文件中读取至多count字节的数据，并存储到buffer中，read()的返回值为实际读取的字节数，如果无字节读，返回0
    3. numwritten = write(fd,buffer,count)调用从buffer读取多达count字节的数据写入由fd所指代的已打开的文件中，write()的返回值为实际写入文件的字节数
    4. status = close(fd)在所有I/O完成后，调用close()，释放文件描述符fd和与之相关的内核资源

通用I/O

打开一个文件：open()

  • open()调用既能打开一个已存在的文件，也能创建一并打开一个新文件
  • #include<sys/stat.h> #include<fcntl.h> int open(const char *pathname,int flags,...)；
  • 要打开的文件由参数pathname来标识
  • 参数flags为位掩码，用于指定文件的访问模式，可以表示：只读(O_RDONLY)、只写(O_WRONLY)、读写(O_RDWD)

open()调用所返回的文件描述符数值

  • 如果调用成功，必须保证其返回值为进程中未用文件描述符中数值最小者

flags参数值

  1. O_RDONLY：只读
  2. O_WRONLY：只写
  3. O_RDWD：读写
  4. O_CLOEXEC：设置close-on-exec标志
  5. O_CREAT：文件不存在则创建
  6. O_DIRECT：无缓冲的输入输出
  7. O_EXCL：与O_CREAT结合使用，表示文件存在则不会打开文件，且open()调用失败，返回错误
  8. O_LARGEFILE：在32位系统中使用此标志打开大文件
  9. O_NOATIME：调用read()不修改文件最近访问时间
  10. O_NOCTTY：不要让pathname成为控制终端
  11. O_NOFOLLOW：对符号链接不解引用
  12. O_TRUNC：截断文件，长度为0
  13. O_APPEND：在文件末尾追加数据
  14. O_ASYNC：当I/O操作可行，产生信号
  15. O_DSYNC：提供同步的I/O数据完整性
  16. O_NONBLOCK：以非阻塞方式打开
  17. O_SYNC：以同步方式写入文件

creat()系统调用

  • #include<fcntl.h> int creat(const char *pathname,mode_t mode)
  • creat()系统根据pathname参数创建并打开一个文件，若文件存在，打开文件，清空文件内容，长度清为0
  • 相当于fd = open(pathname,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,mode);

读取文件内容：read()

  • #include<unistd.h> ssize_t read(int fd,void *buffer,size_t count)
  • 从fd所代指的文件中读取数据，存放在buffer参数的内存缓冲区地址

数据写入文件：write()

  • #include<unistd.h> ssize_t write(int fd,void *buffer,size_t count);
  • buffer参数为要写入文件中数据的内存地址，fd为一文件标识符，代指数据要写入的文件

关闭文件：close()

  • #include<unistd.h> int close(int fd);

改变文件偏移量：lseek()

  • 对于每个打开的文件，系统内核会记录其文件偏移量，有时也将文件偏移量称为读写偏移量或者指针
  • 文件偏移量是指执行下一个read或write操作的文件起始位置，会以相对于文件头部起始点的文件当前位置来表示
  • 文件第一个字节的偏移量是0
  • 针对文件描述符fd参数所代指的已经打开的文件，lseek()系统调用依照offset和whence参数值调整该文件的偏移量
  • #include<unistd.h> off_t lseek(int fd,off_t offset,int whence);return new file offset
  • offset 参数指定了一个以字节为单位的数值，whence 参数表明应参照哪个基点来解释offset参数
  • whence参数：
    1. SEEK_SET：设置为从文件头部起始点开始的offset个字节
    2. SEEK_CUR：相对与现在的文件偏移量，调整offset个字节
    3. SEEK_END：设置为起始于文件尾部的offset个字节

文件空洞

ioctl()

  • #include<sys/stat.h> int ioctl(int fd,int request,.../*argp*/);return request
  • fd参数为某个设备或文件已打开的文件描述符，request参数指定了将在fd上执行的控制操作
  • ioctl()调用的第三个参数可以是任意数据类型，ioctl()根据request的参数值来确定argp所期望的类型，通常情况下，argp是指向整数或结构的指针，有些情况下不用argp
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