linux文件操作API

1.Linux文件系统
　　Linux支持多种文件系统，如ext、ext2、minix、iso9660、msdos、fat、vfat、nfs等。在这些具体文件系统的上层，Linux提供了虚拟文件系统（VFS）来统一它们的行为，虚拟文件系统为不同的文件系统与内核的通信提供了一致的接口。

在Linux平台下对文件编程可以使用两类函数：（1）Linux操作系统文件API；（2）C语言I/O库函数。 前者依赖于Linux系统调用，后者实际上与操作系统是独立的，因为在任何操作系统下，使用C语言I/O库函数操作文件的方法都是相同的。

2.Linux文件API

　　Linux的文件操作API涉及到创建、打开、读写和关闭文件。

创建

int creat(const char *filename, mode_t mode);

参数mode指定新建文件的存取权限，它同umask一起决定文件的最终权限（mode&umask），其中umask代表了文件在创建时需要去掉的一些存取权限。umask可通过系统调用umask()来改变：

int umask(int newmask);

该调用将umask设置为newmask，然后返回旧的umask，它只影响读、写和执行权限。

打开

int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);

　open函数有两个形式，其中pathname是我们要打开的文件名(包含路径名称，缺省是认为在当前路径下面)，flags可以是下面的一个值或者是几个值的组合：

标志	含义
O_RDONLY	以只读的方式打开文件
O_WRONLY	以只写的方式打开文件
O_RDWR	以读写的方式打开文件
O_APPEND	以追加的方式打开文件
O_CREAT	创建一个文件
O_EXEC	如果使用了O_CREAT而且文件已经存在， 就会发生一个错误
O_NOBLOCK	以非阻塞的方式打开一个文件
O_TRUNC	如果文件已经存在，则删除文件的内容

　　O_RDONLY、O_WRONLY、O_RDWR三个标志只能使用任意的一个。
如果使用了O_CREATE标志，则使用的函数是int open(const char *pathname,int flags,mode_t mode); 这个时候我们还要指定mode标志，用来表示文件的访问权限。mode可以是以下情况的组合：

标志	含义
S_IRUSR	用户可以读
S_IWUSR	用户可以写
S_IXUSR	用户可以执行
S_IRWXU	用户可以读、写、执行
S_IRGRP	组可以读
S_IWGRP	组可以写
S_IXGRP	组可以执行
S_IRWXG	组可以读写执行
S_IROTH	其他人可以读
S_IWOTH	其他人可以写
S_IXOTH	其他人可以执行
S_IRWXO	其他人可以读、写、执行
S_ISUID	设置用户执行ID
S_ISGID	设置组的执行ID

除了可以通过上述宏进行“或”逻辑产生标志以外，我们也可以自己用数字来表示，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；最后一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)或者是这些值的和。例如，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位。那么，我们应该使用的模式是1(设置用户ID)、0(不设置组ID)、7(1+2+4，读、写、执行)、0(没有权限)、5(1+4，读、执行)即10705：

open("test", O_CREAT, 10705);

　　上述语句等价于：

open("test", O_CREAT, S_IRWXU | S_IROTH | S_IXOTH | S_ISUID );

如果文件打开成功，open函数会返回一个文件描述符，以后对该文件的所有操作就可以通过对这个文件描述符进行操作来实现。
读写

在文件打开以后，我们才可对文件进行读写了，Linux中提供文件读写的系统调用是read、write函数：

int read(int fd, const void *buf, size_t length);
int write(int fd, const void *buf, size_t length);

其中参数buf为指向缓冲区的指针，length为缓冲区的大小（以字节为单位）。函数read()实现从文件描述符fd所指定的文件中读取length个字节到buf所指向的缓冲区中，返回值为实际读取的字节数。函数write实现将把length个字节从buf指向的缓冲区中写到文件描述符fd所指向的文件中，返回值为实际写入的字节数。
　　以O_CREAT为标志的open实际上实现了文件创建的功能，因此，下面的函数等同creat()函数：

int open(pathname, O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC, mode);

定位

对于随机文件，我们可以随机的指定位置读写，使用如下函数进行定位：

int lseek(int fd, offset_t offset, int whence);

lseek()将文件读写指针相对whence移动offset个字节。操作成功时，返回文件指针相对于文件头的位置。参数whence可使用下述值：
　　SEEK_SET：相对文件开头
　　SEEK_CUR：相对文件读写指针的当前位置
　　SEEK_END：相对文件末尾
　　offset可取负值，例如下述调用可将文件指针相对当前位置向前移动5个字节：

lseek(fd, -5, SEEK_CUR);

　　由于lseek函数的返回值为文件指针相对于文件头的位置，因此下列调用的返回值就是文件的长度：

lseek(fd, 0, SEEK_END);

关闭

　　当我们操作完成以后，我们要关闭文件了，只要调用close就可以了，其中fd是我们要关闭的文件描述符：

int close(int fd);

下面我们学习一个实例,这个实例用来拷贝文件.

#include

#define BUFFER_SIZE 1024

int main(int argc,char **argv)

{

int from_fd,to_fd;

int bytes_read,bytes_write;

char buffer[BUFFER_SIZE];

char *ptr;

if(argc!=3)

{

fprintf(stderr,"Usage:%s fromfile tofile\n\a",argv[0]);

exit(1);

}

/* 打开源文件 */

if((from_fd=open(argv[1],O_RDONLY))==-1)

{

fprintf(stderr,"Open %s Error:%s\n",argv[1],strerror(errno));

exit(1);

}

 

/* 创建目的文件 */

if((to_fd=open(argv[2],O_WRONLY|O_CREAT,S_IRUSR|S_IWUSR))==-1)

{

fprintf(stderr,"Open %s Error:%s\n",argv[2],strerror(errno));

exit(1);

}

 

/* 以下代码是一个经典的拷贝文件的代码 */

while(bytes_read=read(from_fd,buffer,BUFFER_SIZE))

{

/* 一个致命的错误发生了 */

if((bytes_read==-1)&&(errno!=EINTR)) break;

else if(bytes_read>0)

{

ptr=buffer;

while(bytes_write=write(to_fd,ptr,bytes_read))

{

/* 一个致命错误发生了 */

if((bytes_write==-1)&&(errno!=EINTR))break;

/* 写完了所有读的字节 */

else if(bytes_write==bytes_read) break;

/* 只写了一部分,继续写 */

else if(bytes_write>0)

{

ptr+=bytes_write;

bytes_read-=bytes_write;

}

}

/* 写的时候发生的致命错误 */

if(bytes_write==-1)break;

}

}

close(from_fd);

close(to_fd);

exit(0);

}

3：文件的各个属性

文件具有各种各样的属性,除了我们上面所知道的文件权限以外,文件还有创建时间,大小等等属性.

有时侯我们要判断文件是否可以进行某种操作(读,写等等).这个时候我们可以使用access函数.

#include

int access(const char *pathname,int mode);

pathname:是文件名称,mode是我们要判断的属性.可以取以下值或者是他们的组合.

R_OK文件可以读,W_OK文件可以写,X_OK文件可以执行,F_OK文件存在.当我们测试成功时,函数返回0,否则如果有一个条件不符时,返回-1.

如果我们要获得文件的其他属性,我们可以使用函数stat或者fstat.

#include

#include

int stat(const char *file_name,struct stat *buf);

int fstat(int filedes,struct stat *buf);

 

struct stat {

dev_t st_dev; /* 设备 */

ino_t st_ino; /* 节点 */

mode_t st_mode; /* 模式 */

nlink_t st_nlink; /* 硬连接 */

uid_t st_uid; /* 用户ID */

gid_t st_gid; /* 组ID */

dev_t st_rdev; /* 设备类型 */

off_t st_off; /* 文件字节数 */

unsigned long st_blksize; /* 块大小 */

unsigned long st_blocks; /* 块数 */

time_t st_atime; /* 最后一次访问时间 */

time_t st_mtime; /* 最后一次修改时间 */

time_t st_ctime; /* 最后一次改变时间(指属性) */

};

stat用来判断没有打开的文件,而fstat用来判断打开的文件.我们使用最多的属性是st_mode.通过着属性我们可以判断给定的文件是一个普通文件还是一个目录,连接等等.可以使用下面几个宏来判断.

S_ISLNK(st_mode):是否是一个连接.S_ISREG是否是一个常规文件.S_ISDIR是否是一个目录S_ISCHR是否是一个字符设备.S_ISBLK是否是一个块设备S_ISFIFO是否 是一个FIFO文件.S_ISSOCK是否是一个SOCKET文件.

4：目录文件的操作

在我们编写程序的时候，有时候会要得到我们当前的工作路径。C库函数提供了getcwd来解决这个问题。

#include

char *getcwd(char *buffer,size_t size);

我们提供一个size大小的buffer,getcwd会把我们当前的路径考到buffer中.如果buffer太小,函数会返回-1和一个错误号.

Linux提供了大量的目录操作函数,我们学习几个比较简单和常用的函数.

#include

int mkdir(const char *path,mode_t mode);

DIR *opendir(const char *path);

struct dirent *readdir(DIR *dir);

void rewinddir(DIR *dir);

off_t telldir(DIR *dir);

void seekdir(DIR *dir,off_t off);

int closedir(DIR *dir);

 

struct dirent {

long d_ino;

off_t d_off;

unsigned short d_reclen;

char d_name[NAME_MAX+1]; /* 文件名称 */

 

mkdir很容易就是我们创建一个目录,opendir打开一个目录为以后读做准备.readdir读一个打开的目录.rewinddir是用来重读目录的和我们学的rewind函数一样.closedir是关闭一个目录.telldir和seekdir类似与ftee和fseek函数.

下面我们开发一个小程序,这个程序有一个参数.如果这个参数是一个文件名,我们输出这个文件的大小和最后修改的时间,如果是一个目录我们输出这个目录下所有文件的大小和修改时间.

 

#include

static int get_file_size_time(const char *filename)

{

struct stat statbuf;

if(stat(filename,&statbuf)==-1)

{

printf("Get stat on %s Error:%s\n",

filename,strerror(errno));

return(-1);

}

 

if(S_ISDIR(statbuf.st_mode))return(1);

if(S_ISREG(statbuf.st_mode))

printf("%s size:%ld bytes\tmodified at %s",

filename,statbuf.st_size,ctime(&statbuf.st_mtime));

return(0);

}

 

int main(int argc,char **argv)

{

DIR *dirp;

struct dirent *direntp;

int stats;

 

if(argc!=2)

{

printf("Usage:%s filename\n\a",argv[0]);

exit(1);

}

if(((stats=get_file_size_time(argv[1]))==0)||(stats==-1))exit(1);

if((dirp=opendir(argv[1]))==NULL)

{

printf("Open Directory %s Error:%s\n",

argv[1],strerror(errno));

exit(1);

}

while((direntp=readdir(dirp))!=NULL)

if(get_file_size_time(direntp-br> closedir(dirp);

exit(1);

}

 

 

5：管道文件

Linux提供了许多的过滤和重定向程序,比如more cat

等等.还提供了< > | <<等等重定向操作符.在这些过滤和重 定向程序当中,都用到了管道这种特殊的文件.系统调用pipe可以创建一个管道.

#include

int pipe(int fildes[2]);

 

pipe调用可以创建一个管道(通信缓冲区).当调用成功时,我们可以访问文件描述符fildes[0],fildes[1].其中fildes[0]是用来读的文件描述符,而fildes[1]是用来写的文件描述符.

在实际使用中我们是通过创建一个子进程,然后一个进程写,一个进程读来使用的.

#include

#define BUFFER 255

 

int main(int argc,char **argv)

{

char buffer[BUFFER+1];

int fd[2];

 

if(argc!=2)

{

fprintf(stderr,"Usage:%s string\n\a",argv[0]);

exit(1);

}

 

if(pipe(fd)!=0)

{

fprintf(stderr,"Pipe Error:%s\n\a",strerror(errno));

exit(1);

}

if(fork()==0)

{

close(fd[0]);

printf("Child[%d] Write to pipe\n\a",getpid());

snprintf(buffer,BUFFER,"%s",argv[1]);

write(fd[1],buffer,strlen(buffer));

printf("Child[%d] Quit\n\a",getpid());

exit(0);

}

else

{

close(fd[1]);

printf("Parent[%d] Read from pipe\n\a",getpid());

memset(buffer,'\0',BUFFER+1);

read(fd[0],buffer,BUFFER);

printf("Parent[%d] Read:%s\n",getpid(),buffer);

exit(1);

}

}

为了实现重定向操作,我们需要调用另外一个函数dup2.

#include

int dup2(int oldfd,int newfd);

 

dup2将用oldfd文件描述符来代替newfd文件描述符,同时关闭newfd文件描述符.也就是说,所有向newfd操作都转到oldfd上面.下面我们学习一个例子,这个例子将标准输出重定向到一个文件.

#include

#define BUFFER_SIZE 1024

 

int main(int argc,char **argv)

{

int fd;

char buffer[BUFFER_SIZE];

 

if(argc!=2)

{

fprintf(stderr,"Usage:%s outfilename\n\a",argv[0]);

exit(1);

}

if((fd=open(argv[1],O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,S_IRUSR|S_IWUSR))==-1)

{

fprintf(stderr,"Open %s Error:%s\n\a",argv[1],strerror(errno));

exit(1);

}

 

if(dup2(fd,STDOUT_FILENO)==-1)

{

fprintf(stderr,"Redirect Standard Out Error:%s\n\a",strerror(errno));

exit(1);

}

 

fprintf(stderr,"Now,please input string");

fprintf(stderr,"(To quit use CTRL+D)\n");

while(1)

{

fgets(buffer,BUFFER_SIZE,stdin);

if(feof(stdin))break;

write(STDOUT_FILENO,buffer,strlen(buffer));

}

exit(0);

}