Linux下的两类I/O操作总结

Linux下的I/O操作
一、分类
Linux下的I/O操作分为两类：一类是基于文件描述符，不带缓存的I/O操作；另一类是符合ANSI C标准的基于缓存的I/O操作。
二、基于文件描述符的，为基本的I/O控制，是不带缓存的。在这一类文件I/O操作中，最重要的是一个文件描述符。对于内核而言，所有打开的文件者通过文件描述符引用，文件描述符是一个非负数，当打开一个现有的文件夹或创建一个新文件时，内核向进程返回一个文件描述符；当读或写一个文件夹时，使用open等函数返回文件描述符来标识该文件，并将其作为参数传递给read和write。
open函数
(1)头文件
#include
(2)函数原型
int open(const char *pathname, /*被打开的文件名（可以包括路径名）*/
  const char flags, /*文件打开的方式*/
  int perms);/*被打开文件的存取权限，为八进制表示法*/
flags值有：O_RDONLY(只读方式打开文件)，O_WRONLY（只写方式打开文件），O_RDWR（读写方式打开文件），O_CREAT（如果该文件不存在，就创建一个新的文件，并用第三个参数为其设置权限），O_EXCL（测试文件是否正在），O_NOCTTY（使用本参数，如文件为终端，那么终端不能作为调用open的进程或控制终端），O_TRUNC（如果文件已经存在，那么打开文件时会先删除文件中原有数据），O_APPEND（以添加方式打开文件，所有对文件的写操作都在文件末尾进行）。
对于perns参数，在对文件的权限设置中的值与chmod命令的权限数值是一致的（4-2-1规则）。

close函数
(1)头文件
#include
(2)函数原型及返回值
int close(int fd); /*fd为文件描述符*/
成功返回0；出错返回-1。
 
read，write函数
(1)头文件
#include
(2)函数原型及返回值
size_t read/write(int fd, /*文件描述符*/
    void *buf, /*指定存储器读出数据或写入数据缓存区*/
    size_t count);/*指定读出/写入的字节数*/
成功返回读到/写入的字节数，0已到时达文件尾，-1出错。
lseek函数
(1)头文件
#include
#include
(2)函数原型及返回值
off_t lseek(int fd,  /*文件描述符*/
     off_t offset /*偏移量，每一个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）*/
     int whence); /*文件当前位置的基点*/
whence的选择方式有：SEEK_SET（当前位置为文件的开头，新位置为偏移量的大小），SEEK_CUR（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_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的大小）。
成功返回文件的当前的位置；出错-1。
fcntl函数
fcntl有非常强大的功能，能够复制一个现有的描述符，获得/设置文件描述符标识，获得/设置文件状态标识，获得/设置异步I/O所有权及获得/设置记录锁。
(1)头文件
#include
#include
#include
(2)函数原型及返回值
int fcntl(int fd,  /*文件描述符*/
   int cmd,  /*不用的命令*/
   struce flock *lock); /*设置记录锁的具体状态*/
cmd有不同的选择，flock结构体如下：
struct flock{
    short l_type; /*可为F_RDLCK,F_WRLCK,F_UNLCK*/
    off_t l_start;/*相对位移量（字节）*/
    short l_whence;/*(SEEK_SET,SEEK_CUR,SEEK_END，参考lseek函数的whence参数选项)*/
    off_t l_len; /*加锁域的长度*/
    pid_t l_pid;
};
成功返回0；出错-1。
select函数
(1)头文件
#include
#include
#include
(2)函数原型及返回值
int select(int numfds,  /*需要检查的最大文件描述符加1*/
    fd_set *readfds, /*由select监视的读文件描述符集合*/
    fd_set *writefds, /*由select监视的写文件描述符集合*/
    fd_set *exeptfds, /*由select监视的异常处理文件描述符集合*/
    struct timeval *timeout);/*等待的时间*/
time值：NULL，永远等待；具体值，struct timeval类型指针，若等待timeout时间文件描述符还没有准备好，就立即返回；0，从不等待。
成功返回准备好的文件描述符；出错-1。
timeout是一个struct timeval类型的指针，timeval结构体如下：
struct timeval {
 long tv_sec; /*秒*/
 long tv_usec; /*微秒*/
}
实例：
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三、基于流缓冲的，符合ANSI C的标准I/O处理，标准I/O库处理了很多细节，如缓存分配、优化长度执行等，包含了我们很多已熟知的函数，像printf、scanf函数等。
标准I/O又称高级磁盘I/O，在文件I/O的基础上进行了封装，提供缓冲流的目的是尽可能减少使用read和write调用的次数，提高I/O效率。它提供了全缓冲、行缓冲和不带缓冲3种缓冲类型。
(1)文件指针
在标准I/O中，流（stream）用“FILE *”来描述，所有的操作都是围绕流来进行的。在标准I/O库中预定义了3个流：标准输入流（stdin），标准输出流（stdout）和标准错误（stderr），当一个程序执行时，系统自动打开这三个流，它们可以在程序中直接使用。
(2)头文件
#include
所有的操作函数都在这个头文件中定义声明。
(3)函数原型及返回值
打开函数
FILE * fopen(const char *path, /*包含要打开的文件夹路径及文件名*/
 const char *mode); /*文件的打开方式*/
FILE * fdopen(const char *path, /*包含要打开的文件夹路径及文件名*/
 const char *mode); /*文件的打开方式*/
FILE * freopen(const char *path, /*包含要打开的文件夹路径及文件名*/
 const char *mode); /*文件的打开方式*/
成功返回指向FILE的指针；失败NULL。

关闭函数
int fclose(FILE * stream); /*已打开的文件指针*/
成功返回0；失败EOF。

按字符读/写文件
在文件打开之后，可对文件进行读写操作，读文件函数有fgetc/getc/getchar，写文件函数有fputc/putc/putchar。
成功读取的字符/写入返回0；失败EOF。

按行读/写文件
读文件的函数为fgets，写文件的函数为fputs/puts，函数原型为：
char *fgets(char *s,int n, FILE *stream);/*从流stream中最多读取n-1个字符到缓冲中*/
int fputs(const char *s,FILE *stream);/*将字符串s输出到流stream*/
int puts(const char *s); /*将字符串s输出到标准输出*/

按指定格式读/写文件
以指定的格式一次从文件中读取或写入若干个对象，常用来处理二进制文件。
size_t fread/fwrite(void *ptr ,/*存放读取/写入记录的缓冲区*/
 size_t size,  /*读取/写入的记录大小*/
 size_t nmemb,  /*读取/写入的记录数*/
 FILE * stream);  /*要读取/写入的文件流*/
成功返回读取/写入的记录数目；失败EOF。

刷新流
强制刷新一个流，使该流所有未军民一致的缓冲区数据写入到实际的流中，函数原型为：
int fflush(FILE *stream);
成功返回0，失败-1。

文件定位
文件中有个位置指针，指向当前读写的位置。fseek/rewind可以改变文件的位置指针，ftell返回流多文件的当前位置，函数原型为：
void rewind(FILE *stream); /*使位置指针重新指向文件的开始*/
int fseek(FILE *stream,
 long offset, /*位移量，以起始点为基准移动的字节数*/
 int whence); /*起始点，参考前面*/
成功返回0，失败乃成功之母1。
long ftell(FILE *stream);
成功返回当前位置，失败-1L。

实例：
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