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嵌入式 Linux系统编程（一）——文件IO

2019-07-12 15:00发布生成海报

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嵌入式 Linux系统编程（一）——文件IO

一、文件IO概念

linux文件IO操作有两套大类的操作方式：不带缓存的文件IO操作，带缓存的文件IO操作。不带缓存的属于直接调用系统调用（system call）的方式，高效完成文件输入输出。它以文件标识符（整型）作为文件唯一性的判断依据。这种操作不是ASCI标准的，与系统有关，移植有一定的问题。而带缓存的是在不带缓存的基础之上封装了一层，维护了一个输入输出缓冲区，使之能跨OS，成为ASCI标准，称为标准IO库。不带缓存的方式频繁进行用户态和内核态的切换，高效但是需要程序员自己维护；带缓冲的方式因为有了缓冲区，不是非常高效，但是易于维护。由此，不带缓冲区的通常用于文件设备的操作，而带缓冲区的通常用于普通文件的操作。文件平时存储在块存储设备中的文件系统中（静态文件），open打开一个文件时，linux内核在进程中建立一个打开文件的数据结构，记录打开的文件的信息；内核在内存中申请建立一段内存，并将静态文件的内容从块存储设备读取到特定地址管理存放（动态文件）。打开文件后对这个文件的读写操作都是针对内存中的动态文件，当对动态文件进行读写后，动态文件和块存储设备中的静态文件不同步，close时关闭动态文件，内核将内存中的动态文件的内容同步到块存储设备的静态文件。

二、文件描述符

文件描述符是一个非负整数，用来标识一个进程中打开或创建的文件。当打开一个现有文件或创建一个新文件时，内核向应用程序进程返回一个文件描述符。当读或写一个文件时，使用open或creat返回的文件描述符标识该文件，将其作为参数传递给read或write等操作函数。文件描述符的作用域限于当前应用程序的进程，文件关闭close后，文件描述符将被释放。在遵从POSIX的应用程序中，文件描述符0、1、2分别对应STDIN_FILENO、STDOUT_FILENO、STDERR_FILENO，因此一个应用程序进程中文件描述符总是从3开始的。

三、常用文件IO函数

1、open

#include
#include #include int open(const char *pathname, int flags); int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);Open函数返回打开、创建文件的文件描述符，如果失败返回-1。Flags：O_RDONLY //只读打开O_WRONLY //只写打开O_RDWR //读、写打开O_APPEND //每次写时都追加到文件的尾端O_CREAT //若此文件不存在，则创建它。使用时，需要第三个参数modeO_EXCL //如果同时指定了O_CREAT,而文件已经存在，则会出错。用此可以测试一个文件是否存在，如果不存在，则创建此文件。O_TRUNC //如果此文件存在，而且为只写或读写成功打开，则将其长度截短为0。O_NONBLOCK //如果pathname指的是一个FIFO、一个块特殊文件或一个字符特殊文件，则此选项为文件的本次操作和后续的I/O操作设置非阻塞模式。只用于设备文件，不能用于普通文件。O_SYNC //使每次write都等到物理I/O操作完成，包括由write操作引起的文件属性更新所需的I/O。Mode：使用四个数字指定创建文件的权限，与linux的权限设置相同，如0755

2、close

#include
int close(int fd);关闭文件描述符fd指向的动态文件，并存储文件和刷新缓存。

3、read

#include ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);Read成功返回读取的字节数，失败返回-1

4、write

#include ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);Write成功返回写入的字节数，失败返回-1。
5、lseek 每一个已打开的文件都有一个读写位置，当打开文件时通常其读写位置是指向文件开头，若是以附加的方式打开文件(如O_APPEND)，则读写位置会指向文件尾。当read()或write()时，读写位置会随之增加，lseek()便是用来控制该文件的读写位置。#include #include off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);Lseek成功,返回当前的位置，即当前位置距离文件开头的字节数，失败返回-1Offset：偏移量Whence：偏移基址SEEK_SET：将读写位置指向文件头后再增加offset个位移量SEEK_CUR：以目前的读写位置往后增加offset个位移量SEEK_END：将读写位置指向文件尾后再增加offset个位移量A、 欲将读写位置移到文件开头时lseek（int fd,0,SEEK_SET）；返回0B、欲将读写位置移到文件尾时lseek（int fd，0,SEEK_END）；返回文件长度C、想要取得目前文件位置时lseek（int fd，0,SEEK_CUR）；返回当前文件指针相对于文件开头的偏移量D、计算文件长度int get_file_length(const char *filename){ unsigned int n = 0; unsigned int fd = open(filename, O_RDONLY); if(fd < 0) { fprintf(stderr, "error:%s PID: %d ", strerror(errno), getpid()); return -1; } n = lseek(fd, 0, SEEK_END); close(fd); return n;} E、创建空洞文件int create_null_file(const char *filename, unsigned int len){ unsigned int fd = open(filename, O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0666); if(fd < 0) { fprintf(stderr, "error:%s PID: %d", strerror(errno), getpid()); return -1; } lseek(fd, len, SEEK_SET); write(fd, "