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在Linux中,為了保護(hù)內(nèi)核空間,將程序的運(yùn)行空間分為內(nèi)核空間和用戶(hù)空間,(內(nèi)核態(tài)和用戶(hù)態(tài)),他們運(yùn)行在不同的級(jí)別上,在邏輯上是相互隔離的,因此用戶(hù)進(jìn)程在通常情況下不允許訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)核數(shù)據(jù),也無(wú)法使用內(nèi)核函數(shù),他們只能在用戶(hù)空間操作用戶(hù)數(shù)據(jù),調(diào)用用戶(hù)空間的函數(shù),操作系統(tǒng)為用戶(hù)提供了兩個(gè)接口:

1.一個(gè)是用戶(hù)編程接口API,用戶(hù)利用這些操作命令來(lái)組織和控制任務(wù)的執(zhí)行或管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng),

2.另一個(gè)接口是系統(tǒng)調(diào)用,編程人員使用系統(tǒng)調(diào)用來(lái)請(qǐng)求操作系統(tǒng)提供服務(wù)。

系統(tǒng)調(diào)用包括:

進(jìn)程控制、

文件系統(tǒng)控制、

系統(tǒng)控制、

內(nèi)存管理、

網(wǎng)絡(luò)管理、

socket控制、

用戶(hù)管理、

進(jìn)程間通信8個(gè)模塊

Linux中文件分為4種,

普通文件、目錄文件、鏈接文件、設(shè)備文件

要區(qū)分這些文件就要了解“文件描述符”

文件描述符是一個(gè)非負(fù)的整數(shù),他是一個(gè)索引值,并指向內(nèi)核中每個(gè)進(jìn)程打開(kāi)文件的記錄表。當(dāng)打開(kāi)一個(gè)現(xiàn)存文件或創(chuàng)建一個(gè)新文件時(shí),內(nèi)核就向進(jìn)程返回一個(gè)文件描述符,當(dāng)需要讀/寫(xiě)文件時(shí),也需要把文件描述符作為參數(shù)傳遞給相應(yīng)的函數(shù)。

通常,一個(gè)進(jìn)程啟動(dòng)時(shí),都會(huì)打開(kāi)3個(gè)文件,標(biāo)準(zhǔn)輸入,標(biāo)準(zhǔn)輸出,標(biāo)準(zhǔn)出錯(cuò)處理,這3個(gè)文件描述符為0、1和2

也就是宏替換STDIN_FILENO

STDOUT_FILENO

STDERR_FILENO

基本I/O操作

Linux的輸入/輸出(I/O)操作,通常為5個(gè)方面:

打開(kāi),讀取,寫(xiě)入,定位,和關(guān)閉

對(duì)應(yīng)的有5個(gè)系統(tǒng)調(diào)用:

open,read,write,lseek,close

這5個(gè)函數(shù)也稱(chēng)為不帶緩沖區(qū)的I/O操作,程序員可以直接操作硬件,其原型如下:

#include<sys/types.h>

#include<sys/stat.h>

#include<fcntl.h>

#include<unistd.h>

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

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

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

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

int close(int fd)

1.open函數(shù)

open函數(shù)的原型如下:

int open(const char *pathname, int flags)

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

函數(shù)傳入?yún)?shù)含義如下:

pathname:為字符串,表示被打開(kāi)的文件名稱(chēng),可以包含路徑。

flags:為一個(gè)或多個(gè)標(biāo)志,表示文件的打開(kāi)方式,常用標(biāo)志如表所示:

O_RDONLY 只讀方式打開(kāi)

O_WRONLY 只寫(xiě)方式打開(kāi)

O_RDWR  讀/寫(xiě)方式打開(kāi)

O_CREAT 如果文件不存在,就創(chuàng)建新的文件

O_EXCL 如果使用O_CREAT時(shí)文件存在,則可返回錯(cuò)誤消息

O_TRUNC  如果文件已存在,且以只讀或只寫(xiě)成功打開(kāi),則先全部刪除文件中原有的數(shù)據(jù)

O_APPEND  以添加方式打開(kāi)文件,在打開(kāi)文件的同時(shí),文件指針指向文件的末尾、

注意:在open函數(shù)中,flags參數(shù)可以用過(guò)“|”組合而成,O_RDONLY,O_WRONLY,O_RDWR這三種方式是互斥的,不可同時(shí)使用,因此這3個(gè)參數(shù)只能出現(xiàn)一個(gè)。

mode 被打開(kāi)文件的存取權(quán)限模式,可以使用八進(jìn)制數(shù)來(lái)表示新文件的權(quán)限,也可以采用<sys/stat.h>中定義的符號(hào)常量,當(dāng)打開(kāi)已有文件時(shí),將忽略這個(gè)參數(shù),函數(shù)返回值:成功則返回文件描述符,出錯(cuò)返回-1。

文件模式符號(hào)常量:

S_IRWXU  00700    所屬用戶(hù)讀。寫(xiě)和執(zhí)行權(quán)限

S_IRUSR   00400   所屬用戶(hù)讀權(quán)限

S_IWUSR   00200   所屬用戶(hù)寫(xiě)權(quán)限

S_IXUSR    00100   所屬用戶(hù)執(zhí)行權(quán)限

S_IRWXG   00070   組用戶(hù)讀,寫(xiě)和執(zhí)行權(quán)限

S_IRGRP  00040   組用戶(hù)讀權(quán)限 

S_IWGRP   00020  組用戶(hù)寫(xiě)權(quán)限

S_IXGRP   00010  組用戶(hù)執(zhí)行權(quán)限

S_IRWXO  00007  其他用戶(hù)讀,寫(xiě)和執(zhí)行權(quán)限

S_IROTH  00004  其他用戶(hù)讀權(quán)限

S_IWOTH  00002  其他用戶(hù)寫(xiě)權(quán)限

S_IXOTH  00001  其他用戶(hù)執(zhí)行權(quán)限

2.read和write函數(shù)

函數(shù)原型如下:

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

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

函數(shù)傳入?yún)?shù)含義如下:

fd 文件描述符

buf 指定存儲(chǔ)器獨(dú)處數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)

count 指定讀出或?qū)懭氲淖止?jié)數(shù)

函數(shù)返回值:如果發(fā)生錯(cuò)誤,那么返回值為-1,同時(shí)設(shè)置errno變量為錯(cuò)誤代碼,如果操作成功,則返回值是實(shí)際讀取或?qū)懭氲淖止?jié)數(shù),這個(gè)字節(jié)數(shù)可能小于要求的字節(jié)數(shù)count,對(duì)于讀操作而言,當(dāng)文件所剩的字節(jié)數(shù)少于count時(shí),就會(huì)出現(xiàn)這種情況,而對(duì)于寫(xiě)操作來(lái)說(shuō),當(dāng)磁盤(pán)已滿(mǎn)或者某些別的問(wèn)題時(shí),也會(huì)出現(xiàn)這種情況。

由于每次讀/寫(xiě)的字節(jié)數(shù)是可以設(shè)定的,即使每次讀取或?qū)懭胍蛔止?jié)也是可以的,但是在數(shù)據(jù)量比較大時(shí),這樣做會(huì)比一次讀取大塊數(shù)據(jù)付出的代價(jià)高很多,因此在使用這2個(gè)函數(shù)時(shí)應(yīng)該盡量采取塊讀/寫(xiě)的方式,提高I/O的效率。

3.close函數(shù)

當(dāng)使用完文件時(shí)可以使用close關(guān)閉文件,close會(huì)讓緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)寫(xiě)回磁盤(pán),并釋放文件所占的資源,close的原型如下:

int close(int fd)

函數(shù)傳入?yún)?shù):fd文件描述符

函數(shù)返回值:若文件順利關(guān)閉則返回0,發(fā)生錯(cuò)誤則返回-1,并置errno,通常文件在關(guān)閉時(shí)出錯(cuò)是不常見(jiàn)的,但也不是不可能的情況,他別是在關(guān)閉通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)的文件時(shí)就會(huì)出現(xiàn)這種情況。

/***fileio.c***/#include<unistd.h>#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<fcntl.h>#include<stdio.h>int main(void){int fd,size;char s[] = "This program is used to show how to use open(),write(),read()function.\nHave fun!\n";char buffer[80];/*以可讀/寫(xiě)方式打開(kāi)一個(gè)文件,如果不存在則創(chuàng)建該文件*/fd = open("temp.log", O_WRONLY | O_CREAT);if( -1 == fd ){printf("Open or create file named\"temp.log\"failed.\n");return -1;}write( fd, s, sizeof(s) );/*向該文件中寫(xiě)入一個(gè)字符串*/close(fd);fd = open("temp.log", O_RDONLY );if(-1 == fd ){printf("Open ifle named\"temp.log\"failed.\n");return -1;}/*讀取文件內(nèi)容保存到buffer指定的字符串?dāng)?shù)組中,返回讀取的字符個(gè)數(shù)*/size = read( fd, buffer, sizeof(buffer) );close( fd );printf("%s",buffer);return 0;}

2.7.3 標(biāo)準(zhǔn)I/O操作

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