linux常用C函数

文件IO编程

一、系统调用及API

1、  系统调用

所谓系统调用就是指操作系统提供给用户程序调用的一组“特殊”接口，用户程序可以通过这组“特殊”接口来获得操作系统内核提供的服务，例如，用户可以通过进程控制相关的系统调用来创建进程、实现进程调度、进程管理等

为了更好地保护内核空间（就是为什么用户程序不能直接访问系统内核提供的服务），将程序的运行分为内核空间和用户空间，它们运行在不同的级别上，在逻辑上是相互隔离的。

2、  用户编程接口（API）

系统调用不是直接与程序员进行交互的，它仅仅是一个通过软中断机制向内核提交请求，以获取内核服务的接口，实际使用中，程序员调用的通常是API函数，API遵循了在UNIX中最流行的应用编程界面标准——POSIX标准。该标准描述了操作系统的系统调用编程接口（实际上就是API），用于保证应用程序可以在源代码一级上在多种操作系统上移植运行，这些系统调用接口主要是通过C库来实现的。

3、  系统命令

系统命令相对API更高了一层，实际上是一个可执行程序（如shell系统命令），它的内部引用了用户编程接口（API）来实现相应的功能。

 

二、文件及文件描述符

在linux中对目录和设备的操作都等同于文件的操作，linux中文件分为普通文件、目录文件、链接文件、设备文件四种。

内核通过文件描述符区分和引用特定的文件，所有设备和文件的操作都使用文件描述符来进行的，它是一个非负的整数，是一个索引值，并指向内核中每个进程打开文件的记录表，当打开一个现存文件或创建一个新文件时，内核就向进程返回一个文件描述符，当需要读文件时，也需要把文件描述符作为参数传递给相应的函数。

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0，1，2

三、不带缓存的文件IO操作

不带缓存是指每一个函数都只是调用系统中的一个函数，这些函数虽然不是ANSI C的组成部分，但都是POSIX的组成部分。

主要用到5个函数：open，read，write，close，lseek。

Open函数定义：

定义函数 int open( const char * pathname, int flags);
int open( const char * pathname,int flags, int mode);

参数pathname 被打开的文件名（可包含路径名）。

参数flags 所能使用的旗标:
O_RDONLY 以只读方式打开文件
O_WRONLY 以只写方式打开文件
O_RDWR 以可读写方式打开文件。上述三种旗标是互斥的，也就是不可同时使用，但可与下列的旗标利用OR(|)运算符组合。
O_CREAT 若欲打开的文件不存在则自动建立该文件。
O_EXCL 如果O_CREAT 也被设置，此指令会去检查文件是否存在。文件若不存在则建立该文件，否则将导致打开文件错误。此外，若O_CREAT与O_EXCL同时设置，并且欲打开的文件为符号连接，则会打开文件失败。
O_NOCTTY 如果欲打开的文件为终端机设备时，则不会将该终端机当成进程控制终端机。
O_TRUNC 若文件存在并且以可写的方式打开时，此旗标会令文件长度清为0，而原来存于该文件的资料也会消失。
O_APPEND 当读写文件时会从文件尾开始移动，也就是所写入的数据会以附加的方式加入到文件后面。
O_NONBLOCK 以不可阻断的方式打开文件，也就是无论有无数据读取或等待，都会立即返回进程之中。
O_NDELAY 同O_NONBLOCK。
O_SYNC 以同步的方式打开文件。
O_NOFOLLOW 如果参数pathname 所指的文件为一符号连接，则会令打开文件失败。
O_DIRECTORY 如果参数pathname 所指的文件并非为一目录，则会令打开文件失败。

此为Linux2.2以后特有的旗标，以避免一些系统安全问题。参数mode 则有下列数种组合，只有在建立新文件时才会生效，此外真正建文件时的权限会受到umask值所影响，因此该文件权限应该为（mode-umaks）。
S_IRWXU00700 权限，代表该文件所有者具有可读、可写及可执行的权限。
S_IRUSR 或S_IREAD，00400权限，代表该文件所有者具有可读取的权限。
S_IWUSR 或S_IWRITE，00200 权限，代表该文件所有者具有可写入的权限。
S_IXUSR 或S_IEXEC，00100 权限，代表该文件所有者具有可执行的权限。
S_IRWXG 00070权限，代表该文件用户组具有可读、可写及可执行的权限。
S_IRGRP 00040 权限，代表该文件用户组具有可读的权限。
S_IWGRP 00020权限，代表该文件用户组具有可写入的权限。
S_IXGRP 00010 权限，代表该文件用户组具有可执行的权限。
S_IRWXO 00007权限，代表其他用户具有可读、可写及可执行的权限。
S_IROTH 00004 权限，代表其他用户具有可读的权限
S_IWOTH 00002权限，代表其他用户具有可写入的权限。
S_IXOTH 00001 权限，代表其他用户具有可执行的权限。

返回值 若所有欲核查的权限都通过了检查则返回0 值，表示成功，只要有一个权限被禁止则返回-1。

错误代码 EEXIST 参数pathname 所指的文件已存在，却使用了O_CREAT和O_EXCL旗标。
EACCESS 参数pathname所指的文件不符合所要求测试的权限。
EROFS 欲测试写入权限的文件存在于只读文件系统内。
EFAULT 参数pathname指针超出可存取内存空间。
EINVAL 参数mode 不正确。
ENAMETOOLONG 参数pathname太长。
ENOTDIR 参数pathname不是目录。
ENOMEM 核心内存不足。
ELOOP 参数pathname有过多符号连接问题。
EIO I/O 存取错误

如：

int dev_fd;//文件描述符，失败返回为-1。

dev_fd = open("/dev/simple",O_RDWR | O_NONBLOCK,0600);

//权限值可以不要

如果使用了O_CREATE标志，则使用的函数为int open( const char * pathname,int flags, int mode);此时就要指定mode，用来表示文件的访问的权限，mode的组合表示如上所述。

除了可以用以上宏来进行“或”逻辑产生标志以外，我们还可以使用自己的数字来表示，linux总共用5个数字来表示文件的各种权限，第一位表示设置用户的ID，第二位表示设置组ID，第三位表示用户自己的权限位，第四位表示组的权限，第五位表示其他人的权限，每个数字可以取1（执行权限），2（写权限），4（读权限），0（无），或者这些值的组合。

     例如，如果要创建一个用户可读，可写，可执行，但是组没有权限，其他人可以读，可以执行的文件，并设置用户ID，那么使用的模式是1（设置用户ID）、0（不设置用户ID）、7（1+2+4，读，写，执行）、0（没有权限）、5（1+4，读，执行），即10705，如：

Open（“test”， O_CREATE，10705）

以O_CREATE为标志的open函数实际上实现了文件创建的功能，因此下面的函数等同create（）函数。

Int open(pathname, O_CREATE |O_WRONLY,mode);

 

注：open函数返回的文件描述符一定是最小的未用文件描述符。

 

Close函数定义：

Int close（int fd）

fd：文件描述符，0为成功，-1为出错

 

read函数定义：

read函数是用于将指定的文件描述符中读出数据，当从终端设备中读出数据时，通常一次最多读一行。

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

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：读到的字节数

0：已达到文件尾

-1：出错

在读普通文件时，若读到要求的字节数之前已到达文件的结尾，则返回的字节数会小于希望读出的字节数。

 

write函数定义：

函数是用于向打开的文件写数据，写操作从文件的当前位移量处开始，若磁盘已满或超出该文件的长度，则write函数返回失败。

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

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

在写普通文件时，写操作从文件的当前位移处开始。

 

lseek函数定义：

函数是用于在指定的文件描述符中将文件指针定位到相应的位置。

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

offset:偏移量，每一次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：SEEK_SET:当前位置为文件指针的位置，新位置为当前位置加上偏移量

SEEK_CUR:

SEEK_END: 当前位置为文件的结尾，新位置为偏移量的大小加上偏移量的大小

函数返回值：

成功：文件的当前位移

-1：出错

Offset可取负值，即可将文件指针相对当前位置向前移动5个字节，lseek函数的返回值为文件指针相对于文件头的位置。