Linux程式設計之第三章檔案操作

本篇主要是針對linux中的檔案、目錄以及相關操作。主要介紹系統呼叫和標準i/o庫。linux中，一切都是以檔案的形式來表示的，包括一些硬體裝置。大多數情況下，只需要使用五個基本的函式--open close read write 和ioctl。目錄也是檔案，它用來儲存其他檔案的節點號（inode）和名字。正常情況下，所有使用者都必須用上層opendir/readdir介面來讀取目錄。檔案的一些屬性資訊都被儲存在檔案的inode資料結構中，它還包含檔案的長度和檔案在磁碟上的存放位置。

下面主要介紹下inode節點的一些資訊。

linux檔案系統（ext2）通常將檔案的屬性、許可權以及檔案的資料內容存放在不同的塊中，將檔案的屬性與許可權存放在inode中，實際資料則放置在data block塊中。還有乙個超級塊，會記錄整個檔案系統的整體資訊，包括inode與block的總量、使用量、剩餘量等。inode記錄檔案的屬性，乙個檔案占用乙個inode，同時記錄此檔案的資料所在的block號碼，而且每個inode的大小均為固定的128bytes（鳥哥是這麼說的，但是ubuntu系統中的inode大小為256b）。這樣就方便快速的查詢出資料，我們現找到檔案的inode然後知道了該檔案資料所在的塊，這樣就能快速的讀取資料

linux中比較重要的裝置檔案有三個--/dev/console /dev/tty /dev/null 第乙個是表示系統控制台，過去會有乙個指定的終端或者顯示器來接收控制台訊息，現在通常是虛擬控制台，比如在x視窗系統中，它是螢幕上的乙個特殊的控制台視窗，就是我們說的終端。/dev/tty。如果乙個程序有控制終端的話，那麼特殊檔案/dev/tty就是這個控制終端（鍵盤或者顯示屏，或者鍵盤和視窗）的別名（邏輯裝置）。

注意：雖然/dev/console裝置只有乙個，但是通過/dev/tty卻能夠訪問許多不同的物理裝置。

/dev/null是空裝置，所有寫向這個裝置的輸出都將被丟失。

我們用很少量的函式就可以對檔案和裝置進行訪問和控制，這些函式被稱為系統呼叫。

作業系統的核心，即核心，是一組裝置驅動程式。為了向使用者提供乙個統一的介面，裝置驅動程式封裝了所有與硬體相關的特性。硬體的特有功能可通過ioctl呼叫來完成。用來訪問裝置驅動程式的底層函式（系統呼叫）包括：

open:開啟檔案或裝置。

read:從開啟的檔案或裝置裡讀取資料

write:向檔案或裝置寫入資料

close:關閉檔案或裝置

ioctl:把控制資訊傳遞給裝置驅動程式

1.open系統呼叫。建立新的檔案描述符需要使用系統呼叫open。

#include #include #include int open(const char *path, int oflags)
int open(const char *path, int oflags, mode_t mode)

2.read系統呼叫。從與檔案描述符fildes相關聯的檔案裡讀入nbytes個位元組的資料，並把他們放到資料區buf中。它返回實際讀入的位元組數。

#include size_t read(int fildes, void *buf, size_t nbytes)

3.write系統呼叫。把緩衝區buf的前nbytes個位元組寫入與檔案描述符fildes關聯的檔案中。它返回實際寫入的位元組數。

#includesize_t write(int fildes, const void *buf, size_t nbytes);

4.close系統呼叫。終止乙個檔案描述符fildes與其對應檔案之間的關聯。檔案描述符被釋放並能夠重新使用。

#include int close(int fildes);

呼叫成功返回0 ，出錯返回-1.

5.ioctl系統呼叫。它提供乙個用於控制裝置及其描述符行為和配置底層服務的介面。

#include int ioctl(int fildes, int cmd, ...);

ioctl對描述符fildes指定的物件執行cmd引數中給出的操作。

其他與檔案管理有關的系統呼叫

1、lseek系統呼叫對檔案描述符fildes的讀寫指標進行設定，可以用它來設定檔案的下乙個讀寫位置。

#include#include off_t lseek(int fildes, off_t offset, int whence);

offset引數用來指定位置，而whence引數定義該偏移值的用法。whence取如下值：seek_set:offset是乙個絕對位置。seek_cur:offset是相對於當前位置的乙個相對位置。 seek_end:offset是相對於檔案尾的乙個相對位置。lseek返回從檔案頭到檔案指標被設定處的位元組偏移值，失敗是返回-1。

2、fstat 、stat和lstat系統呼叫

fstat返回與開啟的檔案描述符相關的檔案的狀態資訊，該資訊將會寫到buf結構中，buf的位址以引數的形式傳遞給fstat

#include #include #include int fstat(int fildes, struct stat *buf);
int stat(const char *path, struct stat *buf);
int lstat(const char *path, struct stat *buf);

下面來介紹下標準i/o庫

標準i/o庫及其標頭檔案stdio.h已經是ansi c的一部分，而上述的系統呼叫還不是。在標準i/o庫中，與底層檔案描述符對應的叫做流（stream），它被實現為指向結構file的指標。在啟動程式時，有三個檔案流是自動開啟的，分別是stdin,stdout,stderr。下面將與系統呼叫相對應介紹fopen fclose fread fwrite

1.fopen

#include file *fopen(const char *filename, const char *mode);

它主要用於檔案和終端的輸入和輸出。

2.fread

#include size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nitems, file*stream);

從檔案流stream讀到由ptr指定的資料緩衝區裡，size引數指定每個資料記錄的長度，計數器nitems給出要傳輸的記錄個數。它的返回值是成功讀到資料緩衝區裡的記錄個數。

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