嵌入式Linux高级编程--01posix_文件操作

嵌入式Linux高级编程POSIX标准I/O文件操作主讲：王莉Linux系统调用与文件I/OLinux系统调用所谓系统调用是指操作系统提供给用户程序的一组“特殊”接口，用户程序可以通过这组“特殊”接口来获得操作系统内核提供的特殊服务。在linux中用户程序不能直接访问内核提供的服务。为了更好的保护内核空间，将程序的运行空间分为内核空间和用户空间，他们运行在不同的级别上，在逻辑上是相互隔离的。用户程序接口（API）在linux中用户编程接口（API）遵循了在UNIX中最流行的应用编程界面标准—POSIX标准。这些系统调用编程接口主要通过C库（libc）实现的。内核空间用户空间系统调用用户程序接口API系统命令图1系统调用、API与系统命令之间的关系文件I/O介绍可用的文件I/O函数——打开文件、读文件、写文件等等。大多数linux文件I/O只需用到5个函数：open、read、write、lseek以及close。不带缓存指的是每个read和write都调用内核中的一个系统调用。这些不带缓存的I/O函数不是ANSIC的组成部分，而是POSIX组成部分。C-FILE*file=fopen(“filename”,”r”);C++-ifstreamofstream文件描述符对于内核而言，所有打开文件都由文件描述符引用。文件描述符是一个非负整数。当打开一个现存文件或创建一个新文件时，内核向进程返回一个文件描述符。当读、写一个文件时，用open或creat返回的文件描述符标识该文件，将其作为参数传送给read或write。文件描述符在POSIX.1应用程序中，整数0、1、2应被代换成符号常数：STDIN_FILENOSTDOUT_FILENOSTDERR_FILENO这些常数都定义在头文件unistd.h中。文件描述符的范围是0~OPEN_MAX。早期的UNIX版本采用的上限值是19(允许每个进程打开20个文件)，现在很多系统则将其增加至256。open函数#includesys/types.h#includesys/stat.h#includefcntl.hintopen(constchar*pathname,intoflag,…/*,mode_tmode*/);返回：若成功为文件描述符，若出错为-1pathname是要打开或创建的文件的名字。oflag参数可用来说明此函数的多个选择项。对于open函数而言，仅当创建新文件时才使用第三个参数。用下列一个或多个常数进行或运算构成oflag参数(这些常数定义在fcntl.h头文件中)：O_RDONLY只读打开。O_WRONLY只写打开。O_RDWR读、写打开。open函数O_APPEND每次写时都加到文件的尾端。O_CREAT若此文件不存在则创建它。使用此选择项时，需同时说明第三个参数mode，用其说明该新文件的存取许可权位。O_EXCL如果同时指定了O_CREAT，而文件已经存在，则出错。这可测试一个文件是否存在，如果不存在则创建此文件成为一个原子操作。O_TRUNC如果此文件存在，而且为只读或只写成功打开，则将其长度截短为0。O_NOCTTY如果pathname指的是终端设备，则不将此设备分配作为此进程的控制终端。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，则此选择项为此文件的本次打开操作和后续的I/O操作设置非阻塞方式。O_SYNC使每次write都等到物理I/O操作完成。mode该参数仅在access=O_CREAT方式下使用，其取值如下：S_IFMT0xF000文件类型掩码S_IFDIR0x4000目录S_IFIFO0x1000FIFO专用S_IFCHR0x2000字符专用S_IFBLK0x3000块专用S_IFREG0x8000只为0x0000S_IREAD0x0100可读S_IWRITE0x0080可写S_IEXEC0x0040可执行mode该参数仅在access=O_CREAT方式下使用，其取值如下：S_IRWXU00700用户可写、可读、可执行S_IRUSR00400用户可读S_IWUSR00200用户可写S_IXUSR00100用户可执行S_IRWXG00070组可写、可读、可执行S_IRGRP00040组可读S_IWGRP00020组可写S_IXGRP00010组可执行S_IRWXO00007其它用户可写、可读、可执行S_IROTH00004其它用户可读S_IWOTH00002其它用户可写S_IXOTH00001其它用户可执行#includesys/types.h#includesys/stat.h#includefcntl.h#includestdio.hintmain(){//打开或创建文件inti=open(poem.txt,O_WRONLY|O_TRUNC|O_CREAT,S_IRUSR|S_IRGRP|S_IROTH);printf(%d\n,i);inti2=creat(poem2.txt,S_IRWXO|S_IRWXG|S_IRWXU);printf(%d\n,i2);//对文件进行读写chararr[20];intj;inti3=open(poem3.txt,O_RDONLY);//从poem3.txt文件中读取10个字符放入arr数组当中read(i3,arr,20);for(j=0;j20;j++)printf(%c,arr[j]);chararr2[]=hellolinux!;inti4=open(poem3.txt,O_WRONLY|O_APPEND);write(i4,arr2,10);//关闭文件close(i);close(i2);close(i3);close(i4);}练习：打开一个文件用于写操作，以追加方式打开；inta=open(“lujing.txt”,O_WRONLY|O_APPEND);打开一个文件用于写操作，如果该文件不存在则创建inta=open(“lujing.txt”,O_WRONLY|O_CREAT,S_IRWXU|S_IRWXG|S_IRWXO);打开一个文件用于写操作，如果该文件已存在则截断它，如果该文件不存在则创建；inta=open(“abc.txt”,O_WRONLY|O_TRUNC|O_CREAT);打开一个文件用于写操作，如果该文件已存在则报错退出，如果该文件不存在则创建。inta=open(“abc.txt”,O_WRONLY|O_EXCL|O_CREAT,S_IRWXU|S_IRWXG|S_IRWXO);creat函数可用creat函数创建一个新文件。#includesys/types.h#includesys/stat.h#includefcntl.hintcreat(constchar*pathname,mode_tmode);返回：若成功为只写打开的文件描述符，若出错为-1。注意，此函数等效于：open(pathname,O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,mode);creat的一个不足之处是它以只写方式打开所创建的文件。close函数可用close函数关闭一个打开文件：#includeunistd.hintclose(intfiledes)；返回：若成功为0，若出错为-1当一个进程终止时，它所有的打开文件都由内核自动关闭。很多程序都使用这一功能而不显式地用close关闭打开的文件。lseek函数每个打开文件都有一个与其相关联的“当前文件偏移量”。它是一个非负整数，用以度量从文件开始处计算的字节数。通常，读、写操作都从当前文件偏移量处开始，并使偏移量增加所读或写的字节数。按系统默认，当打开一个文件时，除非指定O_APPEND选择项，否则该位移量被设置为0。可以调用lseek显式地定位一个打开文件。#includesys/types.h#includeunistd.hoff_tlseek(intfilesdes,off_toffset,intwhence);返回：若成功为新的文件位移，若出错为-1。对参数offset的解释与参数whence的值有关。若whence是SEEK_SET，则将该文件的位移量设置为距文件开始处offset个字节。若whence是SEEK_CUR，则将该文件的位移量设置为其当前值加offset，offset可为正或负。若whence是SEEK_END，则将该文件的位移量设置为文件长度加offset，offset可为正或负。lseek函数若lseek成功执行，则返回新的文件位移量，为此可以用下列方式确定一个打开文件的当前位移量：off_tcurr_pos;curr_pos=lseek(fd,0,SEEK_CUR);read函数用read函数从打开文件中读数据#includeunistd.hssize_tread(intfeledes,void*buff,size_tnbytes);返回：读到的字节数，若已到文件尾为0，若出错为-1。如read成功，则返回读到的字节数。如已到达文件的尾端，则返回0。read函数有多种情况可使实际读到的字节数少于要求读字节数：读普通文件时，在读到要求字节数之前已到达了文件尾端。例如，若在到达文件尾端之前还有30个字节，而要求读100个字节，则read返回30，下一次再调用read时，它将返回0(文件尾端)。当从终端设备读时，通常以行为单位，读到换行符就返回。当从网络读时，网络中的缓冲机构可能造成返回值小于所要求读的字节数。某些面向记录的设备，例如磁带，一次最多返回一个记录。读操作从文件的当前位移量处开始，在成功返回之前，该位移量增加实际读得的字节数。write函数用write函数向打开文件写数据。#includeunistd.hssize_twrite(intfiledes,constvoid*buff,size_tnbytes);返回：若成功为已写的字节数，若出错为-1。其返回值通常与参数nbytes的值不同，否则表示出错。write出错的一个常见原因是：磁盘已写满，或者超过了对一个给定进程的文件长度限制。对于普通文件，写操作从文件的当前位移量处开始。如果在打开该文件时，指定了O_APPEND选择项，则在每次写操作之前，将文件位移量设置在文件的当前结尾处。在一次成功写之后，该文件位移量增加实际写的字节数。dup和dup2函数dup和dup2都可以用来复制一个现存的文件描述符，使两个文件描述符指向同一个Fileobject。#includeunistd.hintdup(intoldfd);//34由dup返回的新文件描述符一定是当前可用文件描述符中的最小数值。intdup2(intoldfd,intnewfd);dup2可以用newfd指定新描述符的数值。如果newfd已经打开，则先将其关闭。如若oldfd等于newfd则返回newfd，而不关闭它。返回值：若成功则返回新的文件描述符，若出错则返回-1#includeunistd.h#includesys/stat.h#includefcntl.h#includestdio.h#includestdlib.h#includestring.hintmain(void){intfd,save_fd;charmsg[]=Thisisatest\n;fd=open(“somefile”,O_RDWR|O_CREAT,S_IRUSR|S_IWUSR);//打开somefile文件，给fd标识符if(fd0){//打不开文件则退出程序per