文件IO其二

Posted 2020-11-28 smallqizhang

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了文件IO其二相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

1.文件IO

　　文件IO属于linux系统中关于文件操作的系统调用，对于文件的操作也是跟标准IO一样，打开文件　　>　　操作文件　　>　　关闭文件。

　　文件IO和标准IO的比较：

	标准IO	文件IO
代表打开的文件	文件流指针（FILE*）	文件描述符（fd）
打开文件/关闭文件	fopen/fclose	open/close
读写操作	fputc/fgetc fputs/fgets fwrite/fread fprintf/fscanf	read/write
读写操作	fseek/rewind/ftell	lseek/dup/dip2/fcntl/stat/unlink...

a.文件描述符

　　文件描述符用来代表一个打开的文件，本质上是一个非负整数，文件描述符本身并不存储任何的文件信息，只是用来对应文件表。通过文件描述符就可以找到对应的文件的信息（struct file）。

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　　在linux中，一个程序打开的文件数量有限，默认1024个，文件描述符从大小到大分配，可以重复使用。文件描述符从0开始，其中0、1、2已经被系统占用（程序自动打开），分别代表标准输入、标准输出、错误输出，我们使用的文件描述符从3开始。

b.打开文件　　open　

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　　　　　　参数：pathname　　文件的路径

　　　　　　　　　flags　　　　打开的标志（多个标志用 | 连接）

　　　　　　　　　mode　　　　创建文件的权限（仅仅在创建文件的时候用，必须用），权限可以用三位8进制（0开头）表示，也可以使用宏

　　　　　　　打开成功会返回一个新的文件描述符，失败返回 -1。

O_EXCL	必须创建标志：和创建标志一起使用,表示要创建文件，如果文件已存在报错
O_TRUNC	截断标志：打开后清空文件内容
O_APPEND	追加标志：打开文件后读写位置在文件末尾
O_NOCTTY	表示如果打开的是终端文件，不将终端作为会话的控制终端
O_NONBLOCK	表示使用非阻塞方式
flags标志	功能
O_RONDLY	只读
O_WRONLY	只写
O_RDWR	读写（只读、只写、读写这三个必须选一个）
O_CREATE	创建标志

c.关闭文件　　close

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d.读写操作

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　　　　　　参数：　　fd　　文件描述符

　　　　　　　　　　　buf　　读写的内存地址

　　　　　　　　　　　count　　希望读写的大小

　　　　　　函数执行成功后会返回读写的带下，失败返回 -1，读到末尾或者什么都没读写到就返回0。

e.非读写操作

　　　（1）调整文件读写的位置　　lseek()函数

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　　　　　　参数：　　fd　　要操作的文件描述符

　　　　　　　　　　　offset　　相对于基准的便宜

　　　　　　　　　　　whence　　读写位置的基准

SEEK_SET	文件开头
SEEK_CUR	当前位置
SEEK_END	文件末尾

　　　　　　函数执行成功后返回调整后的读写位置距离文件开头的距离，失败则返回 -1。

　　　　（2）复制文件描述符　　dup（）/dup2（）函数

　　　　　　复制文件描述符不会复制产生新的文件表条目(复制产生的描述符还是指向原来的那一条文件表条目)，和重新打开不同。dup()由系统选定新的描述符(选最小未使用)的值，dup2()由调用者指定新的描述的符的值，如果指定的值已经被使用，会先关闭再使用(有安全隐患)

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　　　　　　参数：　　oldfd 旧的文件描述符，newfd 新的文件描述符

　　　　（3）fcntl（）函数

　　　　　　fcntl函数有很多功能，具体使用哪个功能由参数cmd决定，有如下几个常用的功能：

　　　　　　1）复制文件描述符　　2）设置/获取文件描述符的标志　　3）设置文件锁

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　　　　　　参数：　　fd　　要操作的文件描述符

　　　　　　　　　　　cmd　　功能

cmd	功能
F_DUPFD	复制文件描述符：此时需要使用第三个参数，第三个参数代表新的描述符的值，和dup2的区别在于不会强制关闭已使用的描述符，而是寻找大于等于参数值的最小未使用的描述符
F_SETFL/F_GETFL	设置/获取文件描述符的标志：设置时，只能设置O_APPEND标志，权限标志和创建标志设置无效获取时，可以获取权限标志和O_APPEND，创建标志无法获取
F_SETLK/F_SETLKW/F_GETLK	文件锁操作：当在多个程序(进程)同时读写一个文件，有可能造成数据混乱，文件锁就是用来解决这个问题文件锁就是在有一个程序(进程)读写文件时，对其它程序(进程)的读写操作进行限制如何实现:一个程序(进程)读，允许其它程序(进程)读，但不允许其它程序(进程)写 --- 读锁一个程序(进程)写，既不允许其它程序(进程)读，也不允许其它程序(进程)写 --- 写锁文件锁是一个读写锁，其中读锁是一个共享锁，写锁是一个互斥锁实现机制:文件锁本质上是一个标识，锁定的不是读写操作本身，而是锁定加锁操作　　　　F_SETLK/F_SETLKW用于加锁和解锁，F_SETLK属于非阻塞方式(立即返回)，F_SETLKW属于阻塞式(成功才返回) F_GETLK用于测试锁(基本不用)

　　　　　　　　　　　　arg　　可选参数，当用作文件锁功能时，arg参数应该是一个结构体（struct flock）

struct flock {
               ...
               short l_type;    /* 锁类型: F_RDLCK(读锁),
                                   F_WRLCK(写锁), F_UNLCK(解锁) */
               short l_whence;  /* 锁定起始位置的基准:
                                   SEEK_SET, SEEK_CUR, SEEK_END */
               off_t l_start;   /* 锁定起始位置相对于基准的偏移 */
               off_t l_len;     /* 锁定的长度(字节)*/
               pid_t l_pid;     /* 只在F_GETLK使用，其他时候给-1 */
               ...
           };

　　　　　　　　　　　　函数的返回值：

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　　　　　　文件锁通常用在多程序(进程)同时访问同一个文件的场合，防止数据混乱。除此之外文件锁也可以用于后台服务程序(守护进程)的互斥,保证后台服务程序只有一份，在后台服务程序启动时加锁，加锁成功继续运行，加锁失败就直接退出

　　　　（4）获取文件信息　　stat（）函数

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struct stat 
{
     dev_t     st_dev;         /* 文件所在硬件的设备号 */
     ino_t     st_ino;         /* Inode 值(唯一代表一个文件) */
     mode_t    st_mode;        /* 文件类型和文件权限 */
     nlink_t   st_nlink;       /* 硬链接数 */
     uid_t     st_uid;         /* 所有者用户ID*/
     gid_t     st_gid;         /* 所有者的组ID */
     dev_t     st_rdev;        /* 设备号 (仅仅设备文件) */
     off_t     st_size;        /* 文件大小*/
     blksize_t st_blksize;     /* 块的大小 */
     blkcnt_t  st_blocks;      /* 块的个数 */

     /* 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;  /* 最后访问时间 */
      struct timespec st_mtim;  /* 最后修改时间*/
      struct timespec st_ctim;  /* 最后状态修改时间 */

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