POSIX文件I/O编程

2023-07-13 85

版权

本文内容由阿里云实名注册用户自发贡献，版权归原作者所有，阿里云开发者社区不拥有其著作权，亦不承担相应法律责任。具体规则请查看《阿里云开发者社区用户服务协议》和《阿里云开发者社区知识产权保护指引》。如果您发现本社区中有涉嫌抄袭的内容，填写侵权投诉表单进行举报，一经查实，本社区将立刻删除涉嫌侵权内容。

简介： POSIX文件I/O编程

POSIX是可移植操作系统接口的简写，英文全程是Portable Operating System Interface。最初由IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）开发，目的是为了提高UNIX环境下的应用程序可移植性。实际上POSIX并不局限于UNIX，只要符合此标准的操作系统的系统调用是一致的，例如Linux和Microsoft Windows NT。POSIX是一组操作系统调用的规范，本节介绍其中的文件I/O编程规范。

1 底层的文件I/O操作

和ANSI文件操作函数不同的是，POSIX文件操作的函数基本上和计算机设备驱动的底层操作（例如read，write等）是一一对应的。读者可以把POSIX文件操作理解为对设备驱动操作的封装。由此也可以看出，POSIX文件操作是不带数据缓冲的。

2 文件描述符

POSIX文件操作也使用文件描述符来标识一个文件。与ANSI文件描述符不同的是，POSIX文件描述符是int类型的一个整数值。POSIX文件描述符仅是一个索引值，代表内核打开文件记录表的记录索引。在一个系统中，文件打开关闭比较频繁，因此同一个POSIX文件描述符的值在不同时间可能代表不同的文件。

任何打开的文件都将被分配一个唯一标识该打开文件的文件描述符，为一个大于等于0的整数。需要注意的是，对于一个进程来说，打开文件的数量不是任意大小的。POISX没有规定一个进程可以打开文件的最大数目，不同的系统有不同的规定，例如Linux系统默认一个进程最多可以打开1024个文件，用户可以在console模式下通过ulimit –n命令查看系统允许进程打开文件的数量。

3 创建/打开/关闭文件

POSIX使用open()函数打开一个文件，使用creat()函数创建一个新文件，这两个函数在手册里常常放在一起介绍，因为open()函数在指定一定参数的情况下会隐含调用creat()函数创建文件。

1．open()函数

2．creat()函数

3．close()函数

clos()函数定义形式如下：

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

4 读写文件内容

POSIX文件操作使用read()函数和write()函数对文件读写，和ANSI文件操作的fread()函数和fwrite()函数不同的是read()函数和write()函数是不带缓冲的，并且不支持记录方式。write()函数的定义如下：

#include <unistd.h>
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

mode参数说明

r或rb为
读打开文件
w或wb
为写打开文件，并把文件长度置为0（清空文件）
a或ab
在文件结尾添加打开
r+或r+b或rb+
为读和写打开
w+或w+b或wb+
为写打开文件，并把文件长度置0（清空文件）
a+或a+b或ab+
在文件结尾读写打开

5 文件内容定位

每当打开一个文件的时候，都会有一个与文件相关联的读写位置偏移量，相当于一个文件指针。文件偏移量是一个非负整数，表示相对于文件开头的偏移。通常情况下，文件的读写操作都是从当前文件偏移量开始，读写之后使文件偏移量增加读写的字节数。打开文件时，如果不指定O_APPEND方式，文件偏移量默认是从0开始。

POSIX文件操作提供了lseek()函数用于设置文件偏移量，函数定义如下：

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
off_t lseek(int fildes, off_t offset, int whence);

参数值解释SEEK_SET从文件开始处设置文件偏移量SEEK_CUR从当前文件偏移量设置SEEK_END从文件结尾处设置文件偏移量

6 修改已打开文件属性

fcntl()函数提供了获取或者改变已打开文件性质的功能，函数定义如下：

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int fcntl(int fd, int cmd);
int fcntl(int fd, int cmd, long arg);
int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);

7 POSIX文件编程实例

最后给出一个POSIX操作文件的例子，完成文件的创建，读写等操作。

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include stdio.h>
#include <errno.h>
extern int errno;
int main(){
    int fd;,file_mode;                        // 注意，文件描述符是整型值
    char buf[64] = "this is a posix file!(line1)\n";
    off_t curr_pos;    
    fd = open("./posix.data", O_CREAT|O_RDWR|O_EXCL, S_IRWXU);
    //打开一个不存在的文件，并创建文件，权限是用户可读写执行
    if (-1==fd) {  // 检查文件打开是否成功
        switch (errno) {
            case EEXIST:                // 文件已存在
            printf("File exist!\n");
            break;
            default:                    // 其他错误
            printf("open file fail!\n");
            break;
        }
    return 0;
    }
    write(fd, buf, strlen(buf));                // 把字符串写入文件
    curr_pos = lseek(fd, 0, SEEK_CUR);        // 取得当前文件偏移量位置
    printf("File Point at: %d\n", curr_pos);
    lseek(fd, 0, SEEK_SET);                // 把文件偏移量移动到文件开头
    strcpy(buf, "File Pointer Moved!\n");
    write(fd, buf, strlen(buf));                // 把新的数据写入文件
    file_mode = fcntl(fd, F_GETFL);        // 获取文件状态标记
    if (-1!=file_mode) {
        switch (file_mode&O_ACCMODE) {    // 检查文件状态
            case O_RDONLY:
                printf("file mode is READ ONLY\n");
                break;
            case O_WRONLY:
                printf("file mode is WRITE ONLY\n");
                break;
            case O_RDWR:
                printf("file mode is READ & WRITE\n");
                break;
               }
       }
       close(fd);
       return 0;
}