Linux程序设计第三章 文件操作


本篇主要是针对Linux中的文件、目录以及相关操作。主要介绍系统调用和标准I/O库。linux中，一切都是以文件的形式来表示的，包括一些硬件设备。大多数情况下，只需要使用五个基本的函数--open close read write 和ioctl。目录也是文件，它用来保存其他文件的节点号（inode）和名字。正常情况下，所有用户都必须用上层opendir/readdir接口来读取目录。文件的一些属性信息都被保存在文件的inode数据结构中，它还包含文件的长度和文件在磁盘上的存放位置。下面主要介绍下inode节点的一些信息。

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linux文件系统（EXT2）通常将文件的属性、权限以及文件的数据内容存放在不同的块中，将文件的属性与权限存放在inode中，实际数据则放置在data block块中。还有一个超级块，会记录整个文件系统的整体信息，包括inode与block的总量、使用量、剩余量等。inode记录文件的属性，一个文件占用一个inode，同时记录此文件的数据所在的block号码，而且每个inode的大小均为固定的128bytes（鸟哥是这么说的，但是Ubuntu系统中的Inode大小为256B）。这样就方便快速的查找出数据，我们现找到文件的inode然后知道了该文件数据所在的块，这样就能快速的读取数据

linux中比较重要的设备文件有三个--/dev/console /dev/tty /dev/null  第一个是表示系统控制台，过去会有一个指定的终端或者显示器来接收控制台消息，现在通常是虚拟控制台，比如在X视窗系统中，它是屏幕上的一个特殊的控制台窗口，就是我们说的终端。/dev/tty。如果一个进程有控制终端的话，那么特殊文件/dev/tty就是这个控制终端（键盘或者显示屏，或者键盘和窗口）的别名（逻辑设备）。

注意：虽然/dev/console设备只有一个，但是通过/dev/tty却能够访问许多不同的物理设备。

/dev/null是空设备，所有写向这个设备的输出都将被丢失。

我们用很少量的函数就可以对文件和设备进行访问和控制，这些函数被称为系统调用。操作系统的核心，即内核，是一组设备驱动程序。为了向用户提供一个统一的接口，设备驱动程序封装了所有与硬件相关的特性。硬件的特有功能可通过ioctl调用来完成。用来访问设备驱动程序的底层函数（系统调用）包括：

open:打开文件或设备。

read:从打开的文件或设备里读取数据

write:向文件或设备写入数据

close:关闭文件或设备

ioctl:把控制信息传递给设备驱动程序

下面分别介绍以下这五个系统调用函数。

1.open系统调用。创建新的文件描述符需要使用系统调用open。

  2. #include <fcntl.h>   
  4. #include <sys/types.h>   
  5. #include <sys/stat.h>   
  6.   
  7. int open(const char *path, int oflags)  
  8. int open(const char *path, int oflags, mode_t mode)  

这是要使用open系统调用需要用到的库，即头文件。以及函数原型，函数返回值为这个文件的文件描述符。准备打开的文件或设备的名字作为参数path传递给函数，oflags参数用来定义打开文件所采取的动作。oflags参数是通过主要文件访问模式与其他可选模式的结合来指定的。它必须指定以下所示的文件访问模式之一：O_RDONLY 以只读方式打开  O_WRONLY 以只写方式打开  O_RDWR 以读写方式打开。它还可以通过按位或的方式仙则下面可选模式：O_APPEND ：把写入的数据追加在文件的末尾。O_RTUNC:把文件长度设置为0，丢弃已有的内容。 O_CREAT:如果需要，就按参数mode中给出的访问模式创建文件。O_EXCL:与O_CREAT一起使用，确保调用者创建出文件。open调用在成功时返回一个信的文件描述符（它总是一个非负数），失败时返回-1，并设置局部变量errno以指明失败的原因。新文件描述符总是使用未使用的最小值。

2.read系统调用。从与文件描述符fildes相关联的文件里读入nbytes个字节的数据，并把他们放到数据区buf中。它返回实际读入的字节数。

  2. #include <unistd.h>   
  4. size_t read(int fildes, void *buf, size_t nbytes) 

3.write系统调用。把缓冲区buf的前nbytes个字节写入与文件描述符fildes关联的文件中。它返回实际写入的字节数。

  2. #include<unistd.h>   
  4.   
  5. size_t write(int fildes, const void *buf, size_t nbytes);  

4.close系统调用。终止一个文件描述符fildes与其对应文件之间的关联。文件描述符被释放并能够重新使用。

  1. #include <unistd.h>   
  2.   
  3. int close(int fildes);  

调用成功返回0 ，出错返回-1.

5.ioctl系统调用。它提供一个用于控制设备及其描述符行为和配置底层服务的接口。

  2. #include <unistd.h>   
  4.   
  5. int ioctl(int fildes, int cmd, ...);  

ioctl对描述符fildes指定的对象执行cmd参数中给出的操作。

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