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嵌入式linux文件I/O编程 (open、read、write、lseek、close)

2009-10-26 14:09 706 查看

Linux
提供的虚拟文件系统为多种文件系统提供了统一的接口，Linux
的文件编程有两种途径：基于Linux
系统调用；基于C
库函数。这两种编程所涉及到文件操作有新建、打开、读写和关闭，对随机文件还可以定位。

通常，一个进程打开时，都会打开3
个文件：标准输入、标准输出和标准出错处理。这3
个文件分别对应文件描述符为0
、1
和2
（也就是宏替换STDIN_FILENO
、STDOUT_FILENO
和STDERR_FILENO
）。

一、Linux
系统调用

不带缓存的文件I/O
操作，这里指的不带缓存是指每一个函数只调用系统中的一个函数。主要用到5
个函数：open
、read
、write
、lseek
和close
。

1
、open
函数语法要点：

所需头文件：#include<sys/types.h>//
提供类型pid_t
的定义

#include<sys/stat.h>

#include<fcntl.h>

函数原型：int open(const char *pathname,flags,int perms)

函数传入值：

path
：被打开文件名（可包括路径名）

flag
：文件打开的方式，参数可以通过“|”
组合构成，但前3
个参数不能互相重合。

O_REONLY
：只读方式打开文件

O_WRONLY
：可写方式打开文件

O_RDWR
：读写方式打开文件

O_CREAT
：如果文件不存在时就创建一个新文件，并用第三个参数为其设置权限。

O_EXCL
：如果使用O_CREAT
时文件存在，则可返回错误信息。这一参数可测试文件是否存在。

O_NOCTTY
：使用本参数时，如文件为终端，那么终端不可以作为调用open
（）系统调用的那个进程的控制终端。

O_TRUNC
：如文件已经存在，并且以只读或只写成功打开，那么会先全部删除文件中原因数据。

O+APPEND
：以添加方式打开文件，在打开文件的同时，文件指针指向文件末尾。

perms
：被打开文件的存取权限，为8
进制表示法。

函数返回值：成功：返回文件描述符失败：-1

2
、Close
语法要点：

所需头文件：#include<uniste.h>

函数原型：int close
（int fd
）

函数输入值：fd
：文件描述符

函数返回值：成功：0

出错：-1

3
、Read
函数语法要点

所需头文件：#include<unistd.h>

函数原型：ssize_t read(int fd,void *buf,size_t count)

函数传入值

fd:
文件描述符

Buf
：指定存储器读出数据的缓冲区

Count
：指定读出的字节数

函数返回值：成功：读出的字节数 0
：已到达文件尾
-1
：出错

在读普通文件时，若读到要求的字节数之前已达到文件的尾部，则返回字节数会小于希望读出的字节数。

4
、Write
函数语法要点

所需头文件：#include<unistd.h>

函数原型： ssize_t write(int fd,void *buf,size_t
count)

函数传入值：

fd:
文件描述符

Buf
：指定存储器写入数据的缓冲区

Count
：指定读出的字节数

函数返回值：成功：已写的字节数 -1
：出错

5
、Lseek
函数语法要点：

所需头文件：#include<unistd.h>

#include<sys/types.h>

函数原型：off_t lseek(int fd,off_t offset,int whence)

函数传入值：

fd:
文件描述符

Offset
：偏移量，每一读写操作所需要移动的距离，单位是字节的数量，可正可负（向前移，向后移）

Whence
：当前位置的基点：

SEEK_SET
：当前位置为文件开头，新位置为偏移量的大小

SEEK_CUR
：当前位置为文件指针位置，新位置为当前位置加上偏移量

SEEK_END
：当前位置为文件的结尾，新位置为文件的大小加上偏移量大小

函数使用实例:

/**/

#include <unistd.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#include <string.h>

int main(void)

{

char *buf="Hello! I'm writing to this file!";

char buf_r[11];

int fd,size,len;

len = strlen(buf);

buf_r[10] = '/0';

/*

首先调用open
函数，并指定相应的权限*/

if ((fd = open("hello.c", O_CREAT | O_TRUNC |
O_RDWR,0666 ))<0) {

perror("open:");

exit(1);

} else

printf("open and create file:hello.c
%d OK/n",fd);

/*
调用write
函数，将buf
中的内容写入到打开的文件中*/

if ((size = write( fd, buf, len)) < 0){

perror("write:");

exit(1);

} else

printf("Write:%s OK/n",buf);

/*
调用lseek
函数将文件指针移动到文件起始，并读出文件中的10
个字节
*/

lseek(fd, 0, SEEK_SET );

if ((size = read( fd, buf_r, 10))<0) {

perror("read:");

exit(1);

} else

printf("read form file:%s
OK/n",buf_r);

if ( close(fd) < 0 ) {

perror("close:");

exit(1);

} else

printf("Close hello.c OK/n");

return 0;

}

二、C
语言库函数

　　C
库函数的文件操作实际上是独立于具体的操作系统平台的，不管是在DOS
、Windows
、Linux
还是在VxWorks
中都是这些函数：

　　创建和打开

FILE *fopen(const char *path, const char *mode);

　　fopen()
实现打开指定文件filename
，其中的mode
为打开模式，C
语言中支持的打开模式如下表：

标志	含义
r, rb	以只读方式打开
w, wb	以只写方式打开。如果文件不存在，则创建该文件，否则文件被截断
a, ab	以追加方式打开。如果文件不存在，则创建该文件
r+, r+b, rb+	以读写方式打开
w+, w+b, wh+	以读写方式打开。如果文件不存在时，创建新文件，否则文件被截断
a+, a+b, ab+	以读和追加方式打开。如果文件不存在，创建新文件

　　其中b
用于区分二进制文件和文本文件，这一点在DOS
、Windows
系统中是有区分的，但Linux
不区分二进制文件和文本文件。

　　读写

　　C
库函数支持以字符、字符串等为单位，支持按照某中格式进行文件的读写，这一组函数为：

int fgetc(FILE *stream);

int fputc(int c, FILE *stream);

char *fgets(char *s, int n, FILE *stream);

int fputs(const char *s, FILE *stream);

int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);

int fscanf (FILE *stream, const char *format, ...);

size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t n, FILE *stream);

size_t fwrite (const void *ptr, size_t size, size_t n, FILE *stream);

　　fread()
实现从流stream
中读取加n
个字段，每个字段为size
字节，并将读取的字段放入ptr
所指的字符数组中，返回实际已读取的字段数。在读取的字段数小于num
时，可能是在函数调用时出现错误，也可能是读到文件的结尾。所以要通过调用feof()
和ferror()
来判断。

　　write()
实现从缓冲区ptr
所指的数组中把n
个字段写到流stream
中，每个字段长为size
个字节，返回实际写入的字段数。

　　另外，C
库函数还提供了读写过程中的定位能力，这些函数包括

int fgetpos(FILE *stream, fpos_t *pos);

int fsetpos(FILE *stream, const fpos_t *pos);

int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);

等。

　　关闭

　　利用C
库函数关闭文件依然是很简单的操作：

int fclose (FILE *stream);

例程：将第2
节中的例程用C
库函数来实现。

#include <stdio.h>

#define LENGTH 100

main()

{

　FILE *fd;

　char str[LENGTH];

　fd = fopen("hello.txt", "w+"); /*
创建并打开文件 */

　if (fd)

　{

　　fputs("Hello, Everyone!", fd); /*
写入Hello,

Everyone!"

字符串 */

　　fclose(fd);

　}

　fd = fopen("hello.txt", "r");

　fgets(str, LENGTH, fd); /*
读取文件内容 */

　printf("%s/n", str);

　
fclose(fd);

}

三、



f c n t l
函数有五种功能：

n

复制一个现存的描述符
,
新文件描述符作为函数值返
(c m d
＝
F_DUPFD
）。

n

获得
/
设置文件描述符标记
,
对应于
filedes

的文件描述符标志作为函数值返回．（
c m d = F_GETFD
或
F_SETFD
）。

n

获得
/
设置文件状态标志，对应于
filedes

的文件状态标志作为函数值返回。（
c m d = F_GETFL
或
F_SETFL
）。

n

获得
/
设置异步
I / O
有权（
c
m d = F_GETOWN
或
F_SETOWN
）。

n

获得
/
设置记录锁（
c m d = F_SETLK , F_SETLKW
）。

#include
<sys/types.h>

#include
<unistd.h>

#include
<fcnt1.h>

int fcnt1(int filedes
,
int cmd
,... struct flock flockptr
) ;

struct flock
结构

ioctl
函数是
I
/ O
操作的杂物箱。不能用本章中其他函数表示的
I / O
操作通常都能用
i o c t l
表示。终端
I / O
是
ioctl
的最大使用方面，主要用于设备的
I / O
控制。

#include
<unistd.h> /* SVR4 */

#include
<sys/ioctl.h> /* 4.3+BSD * /

int ioctl(int filedes
,
int request
, . . . ) ;

返回：若出错则为
- 1
，若成功则为其他值

I/O
处理的五种模型

①

阻塞
I/O
模型：若所调用的
I/O
函数没有完成相关的功能就会使进程挂起，直到相关数据到达才会返回。如：终端、网络设备的访问。

②

非阻塞模型：当请求的
I/O
操作不能完成时，则不让进程休眠，而且返回一个错误。如：
open
、
read
、
write
访问。

③

I/O
多路转接模型：如果请求的
I/O
操作阻塞，且他不是真正阻塞
I/O
，而且让其中的一个函数等待，在这期间，
I/O
还能进行其他操作。如：
select
函数。

④

信号驱动
I/O
模型：在这种模型下，通过安装一个信号处理程序，系统可以自动捕获特定信号的到来，从而启动
I/O
。

⑤

异步
I/O
模型：在这种模型下，当一个描述符已准备好，可以启动
I/O
时，进程会通知内核。由内核进行后续处理，这种用法现在较少

#include
<sys/types.h>/* fd_set data type */

#include
<sys/time.h> /* struct timeval */

#include
<unistd.h> /* function prototype

might be here */

int select (int numfds
,
fd_set *readfds
,

fd_set *writefds
, fd_set *exceptfds
,
struct timeval * timeout
)
;

返回：准备就绪的描述符数，若超时则为
0
，若出错则为
- 1
。

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