APUE——文件与文件IO
程序员文章站
2022-06-28 18:42:32
简析文件系统与文件io...
1 系统IO与文件IO的比较
文件IO的响应速度更快，但是标准IO的吞吐量更大！
系统IO比文件IO多了一步写入stdio buffer的操作，可以参考下图
注意标准IO和文件IO不要混用，因为两者的文件指针指向的buf不一样，前者是std buf，后者是内核buf（file*里有），可以用如下两个函数进行转换：
int fileno(FILE *stream); 将指针转成文件描述符
FILE *fdopen(int fd, const char *mode); 将文件描述符转成指针
2 文件操作
2.1 mode_t位图分析（16位）
关于mode_t类型，st_mode是一个16位的位图，用于表示文件类型，文件访问权限，以及特殊权限位
键入ls -l 查看文件状态，其中第一列为st_mode，其为16位的位图
实际16位如下所示，前四位表示文件类型，后九位表示文件权限
2.2 stat获取文件属性
int stat(const char *pathname, struct stat *statbuf);//返回statbuf
int fstat(int fd, struct stat *statbuf);
int lstat(const char *pathname, struct stat *statbuf);
lstat与stat区别在于，lstat函数遇到link文件，不会
解析其源文件，只会解析其link文件本身，而stat会解析其源文件
struct stat结构体如下所示：
stat命令：
这里区分lstat与stat，如果入参为link类型，则stat描述的是符号链接链接的源文件，而lstat则描述符号链接文件
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char** argv)
{
int rs1,rs2;
struct stat *statbuf1= (struct stat *)malloc(sizeof(struct stat));
struct stat *statbuf2= (struct stat *)malloc(sizeof(struct stat));
rs1 = stat(argv[1],statbuf1);
rs2 = lstat(argv[1],statbuf2);
if(rs1<0)
{
perror("stat");
exit(1);
}
if(rs2<0)
{
perror("lstat");
exit(1);
}
printf("no1 of %d\n",statbuf1->st_blocks);
printf("no2 of %d\n",statbuf2->st_blocks);
free(statbuf1);
free(statbuf2);
exit(0);
}
2.3 umask
umask主要为了防止权限过松的文件
umask默认为0022，创建文件open，mkdir时，使用默认0666 & ~umask
也可以指定文件权限的位图，例如上例子open第三个参数，0600
mode_t umask(mode_t mask);
umask()将调用进程的文件权限创建掩码(umask)设置为mask & 0777(即:，只使用掩码的文件权限位)，并返回之前的掩码值。
2.4 chmod
chmod可以更改权限，例如chmod 666 ./hellodup6, 更改成666权限
int chmod(const char *pathname, mode_t mode);
int fchmod(int fd, mode_t mode);
2.5 目录创建和销毁
增加文件目录和删除文件目录
mkdir
NAME
mkdir, mkdirat - create a directory
SYNOPSIS
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
int mkdir(const char *pathname, mode_t mode);
rmdir
NAME
rmdir - delete a directory
SYNOPSIS
#include <unistd.h>
int rmdir(const char *pathname); //删除空目录
DESCRIPTION
rmdir() deletes a directory, which must be empty.
2.6 更改当前工作路径，获取
chdir() = cd
NAME
chdir, fchdir - change working directory
SYNOPSIS
#include <unistd.h>
int chdir(const char *path);
int fchdir(int fd);
DESCRIPTION
chdir() changes the current working directory of the calling process to the directory specified in path.
fchdir() is identical to chdir(); the only difference is that the directory is given as an open file descriptor.
获取当前路径，getcwd()= pwd
NAME
getcwd, getwd, get_current_dir_name - get current working directory
SYNOPSIS
#include <unistd.h>
char *getcwd(char *buf, size_t size);
输入参数buf为指定字符串，以及size长度，如果当前目录超过size，则报错。如果buf写NULL，则会自动malloc，需要free
注意，成功时，buf为当前目录
使用getcwd与readdir，opendir，获取当前目录下所有文件
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <dirent.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#define BUFSIZE 50
int main(int argc,char** argv)
{
DIR* dir;
struct dirent* sdir;
char* pwd = NULL; //这里不能用char pwd[50]; pwd = getcwd(buf,BUFSIZE), 数组名是常量指针
char buf[BUFSIZE];
pwd = getcwd(buf,BUFSIZE); //如果是NULL，则会malloc，记得free
puts(buf);
dir = opendir(pwd);
if(dir == NULL)
{
perror("dir");
exit(1);
}
while(1)
{
sdir = readdir(dir);
if((sdir == NULL)&&(errno!= 0))
{
perror("readdir");
exit(1);
}
else if(sdir == NULL)
break;
puts(sdir->d_name);
}
closedir(dir);
exit(0);
}
2.7 分析目录与读取目录
可以用glob函数，获取某个目录下（通配符）的所有文件。
glob函数，使用通配符pattern，来指定目录，其与int argc char** argv类似./glob ./*.c
glob申请了gl_pathv的内存，需要搭配globfree函数来销毁
typedef struct {
size_t gl_pathc; /* Count of paths matched so far */
char **gl_pathv; /* List of matched pathnames. */
size_t gl_offs; /* Slots to reserve in gl_pathv. */
} glob_t
这里注意，glob_t.gl_pathc≈argc ，glob_t.gl_pathv≈argv
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <glob.h>
#define PAT "./ *.c"
#define DIR "./ *" //为非隐藏，./.*为隐藏，这里不能用./来当做pattern参数
int main(int argc,char** argv)
{
glob_t globres,globdir;
int revalue = glob(PAT,0,NULL,&globres);
int rdvalue = glob(DIR,0,NULL,&globdir);
if(revalue)
{
printf("Errror code = %d\n",revalue);
exit(1);
}
if(rdvalue)
{
printf("Errror code = %d\n",rdvalue);
exit(1);
}
for(int i=0;i<globres.gl_pathc;i++)
{
printf("%s\n",globres.gl_pathv[i]);
}
puts("--------------------------------------");
for(int i=1;argv[i]!=NULL;i++)
{
printf("%s\n",argv[i]);
}
puts("--------------------------------------");
for(int i=0;i<globdir.gl_pathc;i++)
{
printf("%s\n",globdir.gl_pathv[i]);
}
globfree(revalue);
globfree(rdvalue);
exit(0);
}
上述两种获得当前路径文件的方法，glob与readdir等函数，其实际可能是利用了dentry结构中的双向链表遍历，同一层dentry的子目录来获取
2.8 目录流操作函数
文件操作与目录操作类似，均
DIR *opendir(const char *name); //打开目录流
DIR *fdopendir(int fd);
struct dirent *readdir(DIR *dirp);
int closedir(DIR *dirp);
void rewinddir(DIR *dirp); //复位目录流，回到头部
void seekdir(DIR *dirp, long loc); //设置目录流位置
long telldir(DIR *dirp); //告诉目录流当前位置
这里分析下readdir函数：
struct dirent *readdir(DIR *dirp);
返回值：正常为struct dirent *类型的指针，读到底为NULL（当errno不等于0时，在判断出错）
struct dirent *类型如下所示：
struct dirent {
ino_t d_ino; /* Inode number */
off_t d_off; /* Not an offset; see below 这里d_off的与telldir是一样的，目录文件指针的位置*/
unsigned short d_reclen; /* Length of this record */
unsigned char d_type; /* Type of file; not supported
by all filesystem types */
char d_name[256]; /* Null-terminated filename 文件名*/
};
d_type有如下8种类型，其中7种为基础文件类型
DT_BLK This is a block device.
DT_CHR This is a character device.
DT_DIR This is a directory.
DT_FIFO This is a named pipe (FIFO).
DT_LNK This is a symbolic link.
DT_REG This is a regular file.
DT_SOCK This is a UNIX domain socket.
DT_UNKNOWN The file type could not be determined.
使用目录流操作函数来获取某目录下的所有文件，
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <dirent.h>
#include <errno.h>
int main(int argc,char** argv)
{
DIR* dir;
struct dirent* sdir;
dir = opendir(argv[1]);
if(dir == NULL)
{
perror("dir");
exit(1);
}
while(1)
{
sdir = readdir(dir); //持续读，有目录流指针定位
if((sdir == NULL)&&(errno!= 0))
{
perror("readdir");
exit(1);
}
else if(sdir == NULL)
break;
puts(sdir->d_name);
}
closedir(dir);
exit(0);
}
3 open函数
int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
flags可以如下设置
mode可以如下设置
open("hellodup5",O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC,0600);
0600 = user read 400 + write 200 ，其他为0
其中前三个表示文件拥有者的权限，中间三个表示文件所属组拥有的权限，最后三个表示其他用户拥有的权限。
4 lseek函数（与空洞文件）
#include <unistd.h>
off_t lseek( int filedes, off_t offset, int whence );
返回值：若成功则返回新的文件偏移量，若出错则返回-1。
- 按系统默认情况，当打开一个文件时，除非指定O_APPEND选项，否则该偏移量被设置为0。
- lseek仅将当前的文件偏移量记录在内核中，它并不引起任何I/O操作。然后，该偏移量用于下一个读或写操作。
- 文件偏移量可以大于文件的当前长度，在这种情况下，对该文件的下一次写将加长该文件，并在文件中构成一个空洞，文件中空洞均为0。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
int fd;
fd = open(argv[1],O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0600);
if(fd<0)
{
perror("open()");
exit(1);
}
lseek(fd,5ll*1024ll*1024ll*1024ll-1ll,SEEK_SET);
write(fd,"",1); //系统调用，导致lseek偏移的并非为空洞文件，直接cp，会导致Blocks为0，为空洞文件
close(fd);
exit(0);
}
通过 cp操作后， 使用stat或者ls -l查看文件状态，发现其Blocks为0，因为cp发现其为空洞文件，则没有执行write操作
lseek = fseek + ftell , 先执行fseek，设置文件指针，后通过ftell获取文件指针
4 程序重定向（dup=duplication）
dup与dup2，fcntl，类似于echo “???”> PATH
int dup(int oldfd); //将oldfd的指针复制到当前可用的最小的
int fcntl(int fd, F_DUPFD, arg ); //fcntl(fd,F_DUPFD,0) = dup(fd),注意，要大于等于arg的最小值
Duplicate the file descriptor fd using the lowest-numbered
available file descriptor greater than or equal to arg. This is
different from dup2(2), which uses exactly the file descriptor
specified
int dup2(int oldfd, int newfd); //如果newfd已经打开，则close(newfd),再dup(oldfd),不再是最小的，而是newfd
如果oldfd = newfd的话，则dup2什么都不会做，返回newfd
dup（dup使用时，可能是非原子，使用dup2代替可以）
例子1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int fd;
FILE* fp;
//close(1);
fd = open("hellodup5",O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC,0600);
// fp = fopen("hellodup1","w+");
// fd = fileno(fp);
if(fd<0)
{ perror("fopen");
exit(1);
}
close(1);
dup(fd); //这两步可以用dup(fd,1)代替
if(fd != 1)
close(fd);
printf("helloworld\n");
exit(0);
}
例子2
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int fd;
FILE* fp;
//close(1);
fd = open("hellodup5",O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC,0600);
// fp = fopen("hellodup1","w+");
// fd = fileno(fp);
if(fd<0)
{ perror("fopen");
exit(1);
}
dup2(fd,1); //如果fd = 1，则dup2什么都不干
if(fd != 1)
close(fd); //则要判断fd是否为1，是1，则不close
printf("helloworld\n");
exit(0);
}
dup2，指向性替换fd
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
FILE* fp;
int fd;
fp = fopen("helloworld","w+");
if(fp==NULL)
{
perror("fopen");
exit(1);
}
fd = fileno(fp);
printf("fd = %d\n",fd);
//close(2);
int fdn = dup2(fd,2); //dup2是close(2)，与dup(fd)，的原子操作
printf("???????\n");
//fcntl(fd,F_DUPFD,1);
for(int i=0;i<10; i++)
{
fprintf(stderr,"hello+");
}
fflush(stderr);
printf("end/n");
fclose(fp);
exit(0);
}
本文地址：https://blog.csdn.net/weixin_44537992/article/details/107258860
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