c/c++：文件IO（Linux系统IO、C标准库IO、标准C 库IO和 Linux系统IO的关系、虚拟地址空间）

目录

一、Linux系统IO和C标准库IO

1.1 标准C库IO函数

1.2 标准C 库IO和 Linux系统IO的关系

二、 虚拟地址空间

三、Linux系统IO函数

四、Linux其他系统函数

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一、Linux系统IO和C标准库IO

1.1 标准C库IO函数

 

1.2 标准C 库IO和 Linux系统IO的关系

标准C 库IO：带缓冲区

Linux系统IO：不带缓冲区，（有些书上说Linux系统有缓存，那是内核的缓存，不是IO的缓存）

 

 

 

二、 虚拟地址空间

下图以32位机为例，2的32次方为4G，64位机是2的64次方，太大了不好画。

 

文件描述符表默认大小: 1024，每个进程启动之后, 都有一个文件描述符表，所以每个进程默认能打开的文件个数: 1024
前三个文件文件描述符是默认被使用了的:  - 标准输入 -> 0, 标准输出 -> 1, 标准错误 -> 2

除去被占用的每个进程默认能打开的文件个数: 1021

 

三、Linux系统IO函数

 

• errno -> 属于Linux系统函数库, 库里边的一个全局变量, 记录的是错误号

#include <stdio.h>
void perror(const char *s);           - s参数: 用户描述, 比如:hello

perror打印的是errno对应的错误描述， 实际输出: hello: xxxxx(实际的错误描述)

 

•  open

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
  // open函数
  // 打开一个已经存在文件
  int open(const char *pathname, int flags);
  	参数:
          - pathname: 要打开的文件路径
          - flags: 对文件的操作权限设置
              - O_RDONLY,  O_WRONLY,  O_RDWR 这三个设置是互斥的
       返回值: 
  // 使用open创建一个新文件
  int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
  	参数: 
  		- pathname: 要打开的文件路径
          - flags: 对文件的操作权限设置
              - 必选项: O_RDONLY,  O_WRONLY,  O_RDWR 这三个设置是互斥的
              - 可选项: O_CREAT -> 文件不存在, 创建新文件
          - mode: 八进制的数, 表示用户对创建出的新文件的操作权限, 比如: 0775, mode & ~umask
          		0777	-> 111111111
          		0775    -> 111111101
          	&	
                  0775       111111101
         按位与: 0和任何数都为0

 

• close

  #include <unistd.h>
  int close(int fd);

 

• read

#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
  	参数: 
  		- fd: open得到的, 通过这个fd操作某一个文件
  		- buf: 缓冲区, 存储读到的数据, 数组的地址
  		- count: buf的大小
  	返回值: 
  		- 成功: 
  			>0: 返回实际读到的字节数
  			==0: 文件已经读完了
  		- 失败: -1

 

• write

#include <unistd.h>
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
  	参数: 
  		- fd: open得到的, 通过这个fd操作某一个文件
  		- buf: 要往磁盘写入的数据
  		- count: 要写的数据的实际大小
  	返回值:
  		成功: 实际写入的字节数
  		失败: -1

 

• lseek

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

  off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
  	参数: 
  		- fd: open得到的, 通过这个fd操作某一个文件
  		- offset: 偏移量
  		- whence: 
  			SEEK_SET
                设置文件指针的偏移量
         		SEEK_CUR
                设置偏移量: 当前位置 + 第二个参数的值
         		SEEK_END
                设置偏移量: 文件大小 + 第二个参数的值
  int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
  
  
  // 1. 移动文件指针到文件头
  lseek(fd, 0, SEEK_SET);
  // 2. 获取当前文件指针的位置
  lseek(fd, 0, SEEK_CUR);
  // 3. 获取文件长度
  lseek(fd, 0, SEEK_END);
  // 4. 拓展问长度, 当前文件10b, 110b, 增加的字节的0
  lseek(fd, 100, SEEK_END);
  // 要进行一次写操作
  write(fd, " ", 1);

 

四、Linux其他系统函数

• stat / lstat

 struct stat {
      dev_t          st_dev;        	//文件的设备编号
      ino_t           st_ino;        	//节点
      mode_t      st_mode;      		//文件的类型和存取的权限
      nlink_t        st_nlink;     	//连到该文件的硬连接数目，刚建立的文件值为1
      uid_t           st_uid;       	//用户ID
      gid_t           st_gid;       	//组ID
      dev_t          st_rdev;      	//(设备类型)若此文件为设备文件，则为其设备编号
      off_t            st_size;      	//文件字节数(文件大小)
      blksize_t     st_blksize;   	//块大小(文件系统的I/O 缓冲区大小)
      blkcnt_t      st_blocks;    	//块数
      time_t         st_atime;     	//最后一次访问时间
      time_t         st_mtime;     	//最后一次修改时间
      time_t         st_ctime;     	//最后一次改变时间(指属性)
  };
  关于变量 st_mode: 
  	- st_mode -- 16位整数
  		○ 0-2 bit -- 其他*限
  			- S_IROTH    00004  读权限
  			- S_IWOTH    00002  写权限
  			- S_IXOTH    00001  执行权限
  			- S_IRWXO    00007  掩码, 过滤 st_mode中除其他*限以外的信息
  		○ 3-5 bit -- 所属组权限
  			- S_IRGRP    00040  读权限
  			- S_IWGRP    00020  写权限
  			- S_IXGRP    00010  执行权限
  			- S_IRWXG    00070  掩码, 过滤 st_mode中除所属组权限以外的信息
  		○ 6-8 bit -- 文件所有者权限
  			- S_IRUSR    00400    读权限
  			- S_IWUSR    00200    写权限
  			- S_IXUSR    00100    执行权限
  			- S_IRWXU    00700    掩码, 过滤 st_mode中除文件所有者权限以外的信息
  		○ 12-15 bit -- 文件类型
  			- S_IFSOCK   0140000 套接字
  			- S_IFLNK    0120000 符号链接（软链接）
  			- S_IFREG    0100000 普通文件
  			- S_IFBLK    0060000 块设备
  			- S_IFDIR    0040000 目录
  			- S_IFCHR    0020000 字符设备
  			- S_IFIFO    0010000 管道
  			- S_IFMT     0170000 掩码,过滤 st_mode中除文件类型以外的信息
  		(st_mode & S_IFMT) ==  S_IFREG
  



  #include <sys/types.h>
  #include <sys/stat.h>
  #include <unistd.h>
  int stat(const char *pathname, struct stat *buf);
  	参数: 
  		- pathname: 操作的文件的路径
  		- buf: 结构体变量, 传出
  struct stat st;
  stat("hello.txt", &st); 

stat是一个int类型数据，一个int数据可以表示32位2进制数，具体如下：

 

• opendir  目录遍历函数

DIR *opendir(const char *name);
  	参数: 
  		- name: 要打开的目录
  	返回值: DIR * 
  struct dirent
  {
      ino_t d_ino;               // 此目录进入点的inode
      ff_t d_off;                // 目录文件开头至此目录进入点的位移
      signed short int d_reclen; // d_name 的长度, 不包含NULL 字符
      unsigned char d_type;      // d_name 所指的文件类型 
      har d_name[256];	       // 文件名
  };
  d_type
  	DT_BLK 	- 块设备
  	DT_CHR 	- 字符设备
  	DT_DIR 	- 目录
  	DT_LNK 	- 软连接
  	DT_FIFO - 管道
  	DT_REG 	- 普通文件
  	DT_SOCK - 套接字
  	DT_UNKNOWN - 未知
  struct dirent *readdir(DIR *dirp);
  	- 返回一个结构体, 这个对应一个文件
  int closedir(DIR *dirp);