Linux编程--文件操作

所有执行I/O操作的SystemCall都是以文件描述符（File Describtion，简称fd）来代指打开的文件。它是一个非负小整数。包括：Pipe，FIFO，Socket，终端，设备以及普通的文件。

有三个文件描述符是在程序运行前就已经打开的：

文件描述符	用途	POSIX名称	stdio流
0	标准输入	STDIN_FILENO	stdin
1	标准输出	STDOUT_FILENO	stdout
2	标准错误	STDERR_FILENO	stderr

基础系统调用

int Open(pathname，flags，mode)：打开文件

说明：
打开pathname所对应的文件路径，返回该文件的文件描述符，后续如果对该文件做一系列操作（包括读写等）都需要在flags中声明操作，否则没有权限执行该操作。如果在flags中存在O_CREAT标志位，则当文件不存在时，会创建文件，并且根据mode参数来决定该文件的访问权限
参数：
pathname：文件路径
flags：打开方式的掩码
mode：创建文件时的访问权限

int read(fd，buffer，count)：读取文件

说明：
从fd对应的文件中读取最多count个字节数据存放到buffer中，当读取到文件末尾时，会返回实际读取的字节数，可能比count小，并且在文件末尾还有EOF符，所以buffer需要比预计读取的count要多1个字节。
参数：
fd：文件描述符
buffer：缓冲区，char数组
count：期望读取的字节数，可能真正读取到的比count少

int write(fd，buffer，count)：写文件

说明：
向fd对应的文件将bufferd的数据写入最多count个字节的数据，当读写入文件的buffer比count要小的话，最多写入buffer个字节的数据。如果count超过buffer长度的话，也不会产生文件空洞。
参数：
fd：文件描述符
buffer：写入数据，char数组
count：期望写入的数据总数

open中的flags

Flag	功能	备注
O_RDONLY	以只读方式打开文件	此三种读写类型只能有一种
O_WRONLY	以只写方式打开文件	此三种读写类型只能有一种
O_RDWR	以读和写的方式打开文件	此三种读写类型只能有一种
O_CREAT	打开文件，如果文件不存在则创建文件	创建文件时会使用Mode参数与Umask配合设置文件权限
O_EXCL	如果已经置O_CREAT且文件存在，则强制open()失败	可以用来检测多个进程之间创建文件的原子操作
O_TRUNC	将文件的长度截为0	无论打开方式是RD,WR,RDWR，只要打开就会把文件清空
O_APPEND	强制write()从文件尾开始不care当前文件偏移量所处位置，只会在文件末尾开始添加	如果不使用的话，只会在文件偏移量处开始覆盖原有内容写文件

对于终端文件，上面四个是无效，提供了两个新的标志：
O_NOCTTY 停止这个终端作为控制终端
O_NONBLOCK 使open()、read()、write()不被阻塞。

open中的mode

下面三组Mode代表着创建文件时的文件权限，它们和umask共同组成了这个文件的权限。以|分隔开的分别是User/Group/Other三个组对应的权限掩码。

S_IRWXU|S_IRWXG |S_IRWXO：可读&可写&可执行
S_IRUSR|S_IRGRP|S_IROTH：可读
S_IWUSR|S_IWGR[|S_IWOTH：可写
S_IXUSR|S_IXGRP|S_IXOTH：可执行

lseek(int fd, off_t offset, int fromwhere)

参数：
fd：文件描述符
offset：偏移量，当fromwhere值为SEEK_CUR 或SEEK_END时，参数offet允许负值的出现
fromwhere：偏移量的相对位置，只有三种标志位，如下表所示

标志位	含义
SEEK_SET	将文件指针指向文件头后的offset个位移量
SEEK_CUR	以当前文件指针往后增加offset个位移量
SEEK_END	将文件指针指向文件尾后再增加offset个位移量

备注：
1.当调用read/write这两个函数的时候，文件指针也会跟着改变。
2.当lseek的位置比文件长度还要大的时候，就会出现文件空洞。某些操作系统中的文件空洞是会占用磁盘空间的，大部分的不会。
3.当使用了O_APPEND标志位，那么在写的时候，文件指针强制在末尾开始写。

进程与文件表、i-node表的关系

上图画出了fd与对应的文件i-node之间的关系

1. 多进程中的文件描述符可能指向同一个文件
2. 同进程中的不同文件描述符可能指向同一个文件
3. 多个不同偏移量的文件指针可能指向同一个文件