【Linux系统编程】Linux文件操作

01. 文件描述符

在 Linux 的世界里，一切设备皆文件。我们可以使用系统调用中 I/O 的函数（I：input，输入；O：output，输出），对文件进行相应的操作（ open()、close()、write() 、read() 等）。

打开现存文件或新建文件时，系统（内核）会返回一个文件描述符，文件描述符用来指定已打开的文件。这个文件描述符相当于这个已打开文件的标号，文件描述符是非负整数，是文件的标识，操作这个文件描述符相当于操作这个描述符所指定的文件。

程序运行起来后（每个进程）都有一张文件描述符的表，标准输入、标准输出、标准错误输出设备文件被打开，对应的文件描述符 0、1、2 记录在表中。程序运行起来后这三个文件描述符是默认打开的。

#define STDIN_FILENO 0 //标准输入的文件描述符

#define STDOUT_FILENO 1 //标准输出的文件描述符

#define STDERR_FILENO 2 //标准错误的文件描述符

在程序运行起来后打开其他文件时，系统会返回文件描述符表中最小可用的文件描述符，并将此文件描述符记录在表中。Linux 中一个进程最多只能打开 NR_OPEN_DEFAULT （即1024）个文件，故当文件不再使用时应及时调用 close() 函数关闭文件。

02. 常用文件IO函数

2.1 open函数

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

int open(const char *pathname, int flags);

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

int creat(const char *pathname, mode_t mode);

功能：

打开文件，如果文件不存在则可以选择创建。

参数：

pathname：文件的路径及文件名

flags：打开文件的行为标志，必选项 O_RDONLY, O_WRONLY, O_RDWR

mode：这个参数，只有在文件不存在时有效，指新建文件时指定文件的权限

返回值：

成功：成功返回打开的文件描述符

失败：-1

flags取值:

mode: 这个参数，只有在文件不存在时有效，指新建文件时指定文件的权限

2.2 close函数

#include <unistd.h>

int close(int fd);

功能：

关闭已打开的文件

参数：

fd : 文件描述符，open()的返回值

返回值：

成功：0

失败： -1, 并设置errno

需要说明的是，当一个进程终止时，内核对该进程所有尚未关闭的文件描述符调用close关闭，所以即使用户程序不调用close，在终止时内核也会自动关闭它打开的所有文件。

但是对于一个长年累月运行的程序(比如网络服务器)，打开的文件描述符一定要记得关闭,否则随着打开的文件越来越多，会占用大量文件描述符和系统资源。

2.3 read函数

#include <unistd.h>

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

功能：

把指定数目的数据读到内存（缓冲区）

参数：

fd : 文件描述符

buf : 内存首地址

count : 读取的字节个数

返回值：

成功：实际读取到的字节个数

失败： - 1

2.4 write函数

#include <unistd.h>

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

功能：

把指定数目的数据写到文件（fd）

参数：

fd : 文件描述符

buf : 数据首地址

count : 写入数据的长度（字节）

返回值：

成功：实际写入数据的字节个数

失败： - 1

03. 案例实战

实现文件拷贝功能的程序。

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

#include <unistd.h>

#define SIZE 128

int main(int argc, char **argv)

{

int fin = -1;

int fout = -1;

long ret = -1;

char buf[SIZE];

if (3 != argc)

{

printf("usage: ./a.out filename1 filename2\n");

goto err0;

}

//以只读的方式打开一个文件

fin = open(argv[1], O_RDONLY);

if (-1 == fin)

{

perror("open");

goto err0;

}

//打开文件

fout = open(argv[2], O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);

if (-1 == fout)

{

perror("open");

goto err1;

}

while(1)

{

memset(buf, 0, SIZE);

ret = read(fin, buf, SIZE);

if (ret <= 0)

break;

ret = write(fout, buf, ret);

if (ret <= 0)

break;

}

//关闭文件

close(fin);

close(fout);

return 0;

err2:

close(fout);

err1:

close(fin);

err0:

return -1;

}

编译和测试