Linux应用开发基础知识——文件IO操作（三）-阿里云开发者社区

Linux应用开发基础知识——文件IO操作（三）

2024-02-06 271

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简介： Linux应用开发基础知识——文件IO操作（三）

这 2 本书的内容类似，第一本对知识点有更细致的描述，适合初学者；第二本比较直接，一上来就是各种函数的介绍，适合当作字典，不懂时就去翻看一下。做纯 Linux 应用的入门，看这 2 本书就可以了，我们的侧重于“嵌入式 Linux”。

一、文件IO

1.什么是文件：

Linux 的文件既可以是真实保存到存储介质的文件也可以是自身内核提供的虚拟文件，还可以是设备节点。

2.怎么知道这些函数的用法？

Linux 下有 3 大帮助方法：help、man、info。

想查看某个命令的用法时，比如查看 ls 命令的用法，可以执行：

ls --help

help 只能用于查看某个命令的用法，而 man 手册既可以查看命令的用法，还可以查看函数的详细介绍等等。它含有 9 大分类，如下：

1 Executable programs or shell commands // 命令
2 System calls (functions provided by the kernel) // 系统调用，比如 man 2 open
3 Library calls (functions within program libraries) // 函数库调用
4 Special files (usually found in /dev) // 特殊文件, 比如 man 4 tty 
5 File formats and conventions eg /etc/passwd // 文件格式和约定, 比如 man 5 passwd
6 Games // 游戏
7 Miscellaneous (including macro packages and conventions), e.g. man(7), groff(7) //杂项
8 System administration commands (usually only for root) // 系统管理命令
9 Kernel routines [Non standard] // 内核例程

比如想查看 open 函数的用法时，可以直接执行“man open”，发现这不是想要内容时再执行“man 2 open”。

在 man 命令中可以及时按“h”查看帮助信息了解快捷键。常用的快捷键是：

f 往前翻一页
b 往后翻一页
/patten 往前搜
?patten 往后搜

就内容来说，info 手册比 man 手册编写得要更全面，但 man 手册使用起来更容易些。

以书来形容 info 手册和 man 手册的话，info 手册相当于一章，里面含有若干节，阅读时你需要掌握如果从这一节跳到下一节；而 man 手册只相当于一节，阅读起来当然更容易。

3.文件IO的分类

标准IO: fopen/fread/fwrite/fseek/fflush/fclose

系统IO： open/read /write/lseek/close

这2种IO函数的区别：

二、使用open函数打开文件

1.用man命令进行查看文件使用方法

man 2 open

函数作用：

作用:打开或者创建一个文件

pathname: 文件路径名，或者文件名

flags:表示打开文件所采用的操作

O_RDONLY:只读模式

O_WRONLY:只写模式

O_RDWR:可读可写

O_APPEND：表示追加，如果原来文件里面有内容，则这次写入会写在文件的最末尾。

O_REAT:表示如果指定文件不存在，则创建这个文件

O_EXCL:表示如果要创建的文件已存在，则出错，同时返回--1，并且修改·errno·的值。

O_TRUNC:表示截断，如果文件存在,并且以只写、读写方式打开,则将其长度截断为0。“

2.open.c 源码如下：

 
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
/*
*./open_ 1.txt
*argc    = 2
*argv[0] = "./open"
*argv[1] = "1.txt"
*/
int main(int argc, char **argv)
{
    int fd;
        if(argc != 2)
        {
                printf("Uage:%s <file>\n",argv[0]);
        return -1;
        }
 
    fd = open(argv[1],O_RDWR);
    if (fd < 0)
    {
        printf("can not open file %s\n",argv[1]);
        printf("errno = %d\n",errno);
        printf("err: %s\n",strerror(errno));
        perror("open");
    }
    else
    {
        printf("fd = %d\n",fd);
    }
    while(1)
    {
         sleep(10);
    }
 
    close(fd);
    return 0;
}

三、使用open函数创建文件

设置创建文件并开启权限

fd = open(argv[1],O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC,0644);

create.c 源码如下：

 
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
/*
*./create   1.txt
*argc    = 2
*argv[0] = "./create"
*argv[1] = "1.txt"
*/
int main(int argc, char **argv)
{
    int fd;
        if(argc != 2)
        {
                printf("Uage:%s <file>\n",argv[0]);
        return -1;
        }
 
    fd = open(argv[1],O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC,0644);
    if (fd < 0)
    {
        printf("can not open file %s\n",argv[1]);
        printf("errno = %d\n",errno);
        printf("err: %s\n",strerror(errno));
        perror("open");
    }
    else
    {
        printf("fd = %d\n",fd);
    }
    while(1)
    {
         sleep(10);
    }
 
    close(fd);
    return 0;
}

四、使用write函数写文件

1.用man命令进行查看文件使用方法

2 .write.c 源码如下：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
/*
*./write   1.txt  str1 str2
*argc    >= 3
*argv[0] = "./write"
*argv[1] = "1.txt"
*/
int main(int argc, char **argv)
{
    int fd;
    int i;
    int len;
    if(argc < 3)
    {
        printf("Uage:%s <file> <string1> <string2> ...\n",argv[0]);
        return -1;
    }
 
    fd = open(argv[1],O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC,0644);
    if (fd < 0)
    {
        printf("can not open file %s\n",argv[1]);
        printf("errno = %d\n",errno);
        printf("err: %s\n",strerror(errno));
        perror("open");
    }
    else
    {
        printf("fd = %d\n",fd);
    }
 
    for(i = 2; i < argc; i ++)
    {
       len =  write(fd,argv[i],strlen(argv[i]));
       if(len != strlen(argv[i]))
       {
           perror("write");
           break;
       }
       write(fd,"\r\n",2);
    }
 
    close(fd);
    return 0;
}

五、lseek中间插入

1.用man命令进行查看文件使用方法

2 .write_in_poc.c 源码如下：

 
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
/*
*./write   1.txt  str1 str2
*argc    >= 3
*argv[0] = "./write"
*argv[1] = "1.txt"
*/
int main(int argc, char **argv)
{
    int fd;
    int i;
    int len;
    if(argc != 2)
    {
        printf("Uage:%s <file>\n",argv[0]);
        return -1;
    }
 
    fd = open(argv[1],O_RDWR | O_CREAT,0644);
    if (fd < 0)
    {
        printf("can not open file %s\n",argv[1]);
        printf("errno = %d\n",errno);
        printf("err: %s\n",strerror(errno));
        perror("open");
    }
    else
    {
        printf("fd = %d\n",fd);
    }
 
    printf("lseek to offset 3 from file head\n");
    lseek(fd,3,SEEK_SET);
 
    write(fd,"123",3);
 
    close(fd);
    return 0;
}

六、读写文件

1.通用的 IO 模型：open/read/write/lseek/close

copy.c 源码如下：

 
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
 
/*
 * ./copy 1.txt 2.txt
 * argc    = 3
 * argv[0] = "./copy"
 * argv[1] = "1.txt"
 * argv[2] = "2.txt"
 */
int main(int argc, char **argv)
{
        int fd_old, fd_new;
        char buf[1024];
        int len;
 
        /* 1. 判断参数 */
        if (argc != 3)
        {
                printf("Usage: %s <old-file> <new-file>\n", argv[0]);
                return -1;
        }
 
        /* 2. 打开老文件 */
        fd_old = open(argv[1], O_RDONLY);
        if (fd_old == -1)
        {
                printf("can not open file %s\n", argv[1]);
                return -1;
        }
 
        /* 3. 创建新文件 */
        fd_new = open(argv[2], O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH | S_IWOTH);
        if (fd_new == -1)
        {
                printf("can not creat file %s\n", argv[2]);
                return -1;
        }
 
        /* 4. 循环： 读老文件-写新文件 */
        while ((len = read(fd_old, buf, 1024)) > 0)
        {
                if (write(fd_new, buf, len) != len)
                {
                        printf("can not write %s\n", argv[2]);
                        return -1;
                }
        }
 
        /* 5. 关闭文件 */
        close(fd_old);
        close(fd_new);
 
        return 0;
}

1. book@100ask:~/source/06_fileio$ gcc -o copy copy.c
2. book@100ask:~/source/06_fileio$ ./copy copy.c new.c

2.不是通用的函数：ioctl/mmap

copy_mmap.c 源码如下：

 
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/mman.h>
 
/*
 * ./copy 1.txt 2.txt
 * argc    = 3
 * argv[0] = "./copy"
 * argv[1] = "1.txt"
 * argv[2] = "2.txt"
 */
int main(int argc, char **argv)
{
        int fd_old, fd_new;
        struct stat stat;
        char *buf;
 
        /* 1. 判断参数 */
        if (argc != 3)
        {
                printf("Usage: %s <old-file> <new-file>\n", argv[0]);
                return -1;
        }
 
        /* 2. 打开老文件 */
        fd_old = open(argv[1], O_RDONLY);
        if (fd_old == -1)
        {
                printf("can not open file %s\n", argv[1]);
                return -1;
        }
 
        /* 3. 确定老文件的大小 */
        if (fstat(fd_old, &stat) == -1)
        {
                printf("can not get stat of file %s\n", argv[1]);
                return -1;
        }
 
        /* 4. 映射老文件 */
        buf = mmap(NULL, stat.st_size, PROT_READ, MAP_SHARED, fd_old, 0);
        if (buf == MAP_FAILED)
        {
                printf("can not mmap file %s\n", argv[1]);
                return -1;
        }
 
        /* 5. 创建新文件 */
        fd_new = open(argv[2], O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH | S_IWOTH);
        if (fd_new == -1)
        {
                printf("can not creat file %s\n", argv[2]);
                return -1;
        }
 
        /* 6. 写新文件 */
        if (write(fd_new, buf, stat.st_size) != stat.st_size)
        {
                printf("can not write %s\n", argv[2]);
                return -1;
        }
 
        /* 5. 关闭文件 */
        close(fd_old);
        close(fd_new);
 
        return 0;
}

1. book@100ask:~/source/06_fileio$ gcc -o copy_mmap copy_mmap.c
2. book@100ask:~/source/06_fileio$ ./copy_mmap copy_mmap.c new2.c

七、内核接口

1.系统调用函数怎么进入内核？

以 open/read 为例，从用户态调用 API 触发异常进入内核的过程，最后调用的 sys_call_table 的函数指针数组如下：

2.内核的 sys_open、sys_read 会做什么？

进入内核后，sys_read/open 会首先根据参数判断文件的类型，然后根据不同的文件类型去找不同的设备驱动，继而进行读写或者输入输出控制。

Linux应用开发基础知识——文件IO操作（三）

一、文件IO

1.什么是文件：

2.怎么知道这些函数的用法？

3.文件IO的分类

二、使用open函数打开文件

1.用man命令进行查看文件使用方法

2.open.c 源码如下：

三、使用open函数创建文件

create.c 源码如下：

四、使用write函数写文件

1.用man命令进行查看文件使用方法

2 .write.c 源码如下：

五、lseek中间插入

1.用man命令进行查看文件使用方法

2 .write_in_poc.c 源码如下：

六、读写文件

1.通用的 IO 模型：open/read/write/lseek/close

2.不是通用的函数：ioctl/mmap

七、内核接口

1.系统调用函数怎么进入内核？

2.内核的 sys_open、sys_read 会做什么？

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Linux应用开发基础知识——文件IO操作（三）

一、文件IO

1.什么是文件：

2.怎么知道这些函数的用法？

3.文件IO的分类

二、使用open函数打开文件

1.用man命令进行查看文件使用方法

2.open.c 源码如下：

三、使用open函数创建文件

create.c 源码如下：

四、使用write函数写文件

1.用man命令进行查看文件使用方法

2 .write.c 源码如下：

五、lseek中间插入

1.用man命令进行查看文件使用方法

2 .write_in_poc.c 源码如下：

六、读写文件

1.通用的 IO 模型：open/read/write/lseek/close

2.不是通用的函数：ioctl/mmap

七、内核接口

1.系统调用函数怎么进入内核？

2.内核的 sys_open、sys_read 会做什么？

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