Linux文件IO系统调用

Linux为用户提供了很多用于操作文件的系统调用api方便用户编写程序来操作文件。我们可以在linux中使用man手册来查看这些api的使用方法。

1. open

头文件

1
2
3

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

函数声明

1 2	int open(const char pathname, int flags); int open(const char pathname, int flags, mode_t mode);

open函数会打开pathname所对应的文件，如果文件不存在，则可以通过在flags中设置O_CREAT选项来创建文件。
open的返回值是文件的描述符(file descriptor，一个用来标记文件的正整数)，如果返回-1则表示打开/创建文件失败
常用的flag有：O_RDONLY, O_WRONLY, 以及O_RDWR用来声明文件权限。

2. close

头文件

1	#include <unistd.h>

函数声明

1	int close(int fd);

关闭文件标识符，当fd被关闭则无法再对文件标识符fd对应的文件进行操作。

3. read

头文件

1	#include <unistd.h>

函数声明

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

read函数尝试从fd标识的文件中读取count字节的数据到buf中
当读取成功时，返回读取到数据的字节长度，文件指针的偏移改字节长度，通常用while循环读取文件。读取失败则返回-1.

示例

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>

char buf[2];//缓冲区，用来暂存读取的数据
int main(){
    int fd = open("in.txt", O_RDONLY);
    if(fd == -1){
        perror("open");
    }
    int len = 0;
    while((len = read(fd, (void *)buf, sizeof(buf)))> 0){
        printf("%s", buf);
    }
    printf("\n");
    close(fd);
}

4. write

头文件

1	#include <unistd.h>

函数声明

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

write函数从buf中向fd标识的文件中写入最多count字节的数据
写入成功则返回写入的字节数目

实例（实现复制文件功能）

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
char buf[1024];
int main(){
    int src_fd = open("src.txt", O_RDONLY);
    int des_fd = open("des.txt", O_WRONLY | O_CREAT);
    if(src_fd == -1 || des_fd == -1){
        perror("open");
        return -1;
    }

    int len = 0;
    while((len = read(src_fd, (void *)buf, sizeof(buf))) > 0){
        int ret = write(des_fd, (void *)buf, len);
        if(ret == -1){
            perror("write");
            return  -1;
        }
    }
    close(des_fd);
    close(src_fd);
}

5.lseek

头文件

1 2	#include <sys/types.h> #include <unistd.h>

函数声明

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

whence选项：

SEEK_SET：将文件指针偏移量设置为offset
SEEK_CUR：文件指针偏移量设置为SEEK_CUR + offset
SEEK_END：文件偏移量设置为文件大小+offset

实例（忽略前32字节，复制部分内容）

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
char buf[1024];
int main(){
    int src_fd = open("src.txt", O_RDONLY);
    int des_fd = open("des.txt", O_WRONLY | O_CREAT);
    if(src_fd == -1 || des_fd == -1){
        perror("open");
        return -1;
    }
    int ret = lseek(src_fd, 32, SEEK_CUR);//移动指针
    int len = 0;
    while((len = read(src_fd, (void *)buf, sizeof(buf))) > 0){
        int ret = write(des_fd, (void *)buf, len);
        if(ret == -1){
            perror("write");
            return  -1;
        }
    }
    close(des_fd);
    close(src_fd);
}

6. stat函数

头文件

1
2
3

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>

函数声明

1
2
3

int stat(const char *pathname, struct stat *statbuf);
int fstat(int fd, struct stat *statbuf);
int lstat(const char *pathname, struct stat *statbuf);

stat返回一个文件的信息，将信息保存到statbuf这个结构体中
lstat只返回符号链接的文件信息，而不返回所指向的文件信息
stat和fstat区别在于参数

文件信息结构体


struct stat {
    dev_t     st_dev;         /* ID of device containing file */
    ino_t     st_ino;         /* Inode number */
    mode_t    st_mode;        /* File type and mode */
    nlink_t   st_nlink;       /* Number of hard links */
    uid_t     st_uid;         /* User ID of owner */
    gid_t     st_gid;         /* Group ID of owner */
    dev_t     st_rdev;        /* Device ID (if special file) */
    off_t     st_size;        /* Total size, in bytes */
    blksize_t st_blksize;     /* Block size for filesystem I/O */
    blkcnt_t  st_blocks;      /* Number of 512B blocks allocated */

    /* Since Linux 2.6, the kernel supports nanosecond
                  precision for the following timestamp fields.
                  For the details before Linux 2.6, see NOTES. */

    struct timespec st_atim;  /* Time of last access */
    struct timespec st_mtim;  /* Time of last modification */
    struct timespec st_ctim;  /* Time of last status change */

    #define st_atime st_atim.tv_sec      /* Backward compatibility */
    #define st_mtime st_mtim.tv_sec
    #define st_ctime st_ctim.tv_sec
};

7. rename

头文件

1	#include <stdio.h>

函数声明

1	int rename(const char oldpath, const char newpath);

实例

#include<stdio.h>

int main(){
    int ret = rename("1.txt", "2.txt");
    if(ret == -1){
        perror("rename");
    }
}

8. getcwd

头文件

1	#include <unistd.h>

函数定义

1	char getcwd(char buf, size_t size);

将当前绝对路径传递给大小为size的buf

实例

#include<stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(){
    char buf[100];
    char* ret = getcwd(buf, sizeof(buf));
    printf("%s\n", ret);
}

9. mkdir&rmdir

头文件

1
2
3

#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

函数声明

1 2	int mkdir(const char pathname, mode_t mode); int rmdir(const char pathname);

创建文件夹，名字为pathname，读写权限用八进制数字mode标识(rwxrwxrwx)
删除文件夹

10. opendir

头文件

1 2	#include <sys/types.h> #include <dirent.h>

函数声明

1 2	DIR opendir(const char name); DIR *fdopendir(int fd);

实例（递归遍历获取文件个数）

#include <sys/types.h>
#include <dirent.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int getFileNum(const char * path);
int main(int argc, char *argv[]){
    if(argc < 2){
        printf("%s path\n", argv[0]);
        return -1;
    }
    int num = getFileNum(argv[1]);
    printf("普通文件的个数为：%d\n", num);
    return 0;
}
int getFileNum(const char * path){
    DIR *dir = opendir(path);
    if(dir == NULL){
        perror("opendir");
        exit(0);
    }
    int tot = 0;
    struct dirent *ptr;
    while((ptr = readdir(dir)) != NULL){
        char *dname = ptr->d_name;
        if(strcmp(dname, ".") == 0 || strcmp(dname, "..") == 0){
            continue;
        }
        if(ptr->d_type == DT_DIR){
            char newpath[256];
            sprintf(newpath, "%s/%s", path, dname);
            tot += getFileNum(newpath);
        }
        if(ptr->d_type == DT_REG){
            tot++;
        }
    }
    closedir(dir);
    return tot;
}

11. dup

头文件

1	#include <unistd.h>

函数声明

1 2	int dup(int oldfd); int dup2(int oldfd, int newfd);

为一个文件复制一份新的文件描述符
dup2可以指定文件标识符

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int main(){
    int fd = open("in.txt", O_RDWR);
    if(fd == -1){
        perror("open");
    }

    int fd_new = dup(fd);
    printf("%d %d\n", fd, fd_new);
    char *str = "Hello world";
    write(fd, str,  strlen(str));
    close(fd);
    //指针归0
 	lseek(fd_new, 0, SEEK_SET);   
    int len = 0;
    char buf[12];
    while((len = read(fd_new, (void *)buf, sizeof(buf))) > 0){
        printf("%s\n", buf);
    }
}