Linux 文件IO基础一.说明若实验中的图片模糊，影响查看，请鼠标左键单击图片查看大图。 1. 课程说明本节课程介绍 Linux 系统的文件 IO，除了介绍其基本概念，最主要的是讲解其基本 APIs，包括 open、close、read、write 等等。 2. 环境介绍本实验环境采用带桌面的Ubuntu Linux环境，实验中会用到桌面上的程序： 1.命令行终端: Linux命令行终端，打开后会进入Bash环境，可以使用Linux命令 2.Firefox及Opera：浏览器，可以用在需要前端界面的课程里，只需要打开环境里写的HTML/JS页面即可 3.gvim：非常好用的Vim编辑器，最简单的用法可以参考课程Vim编辑器 4.gedit及Brackets：如果您对gvim的使用不熟悉，可以用这两个作为代码编辑器，其中Brackets非常适用于前端代码开发二、文件 I\O 介绍 1. Linux系统调用 Linux系统调用(system call)是指操作系统提供给用户程序的一组“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提供的特殊服务。为了更好的保护内核空间，将程序的运行空间分为内核空间和用户空间，他们运行在不同的级别上，在逻辑上是相互隔离的。在Linux中，用户程序不能直接访问内核提供的服务，必须通过系统调用来使用内核提供的服务。 Linux中的用户编程接口（API）遵循了UNIX中最流行的应用编程界面标准——POSIX。这些系统调用编程接口主要是通过C库(libc)实现的。 2. 文件描述符对内核而言，所有打开文件都由文件描述符引用。文件描述符是一个非负整数。当打开一个现存文件或创建一个新文件时，内核向进程返回一个文件描述符。当写一个文件时，用open或create返回的文件描述符标识该文件，将其作为参数传送给read或write。在POSIX应用程序中，整数0、1、2应被代换成符号常数： STDIN_FILENO(标准输入，默认是键盘) STDOUT_FILENO(标准输出，默认是屏幕) STDERR_FILENO(标准错误输出，默认是屏幕) 这些常数都定义在头文件中，文件描述符的范围是0～OPEN_MAX。早期的UNIX版本采用的上限值是19（允许每个进程打开20个文件），现在很多系统则将其增加至256。可用的文件I\O函数很多，包括：打开文件，读文件，写文件等。大多数Linux文件I\O只需要用到5个函数：open，read，write，lseek以及close。三、基本API 1. open 需要包含的头文件：, , 函数原型：功能：打开文件返回值：成功则返回文件描述符，出错返回-1 参数： pathname: 打开或创建的文件的全路径名 oflag：可用来说明此函数的多个选择项，详见后。 mode：对于open函数而言，仅当创建新闻件时才使用第三个参数，表示新建文件的权限设置。详解oflag参数： oflag 参数由O_RDONLY(只读打开)、O_WRONLY(只写打开)、O_RDWR(读写打开)中的一个于下列一个或多个常数 O_APPEND: 追加到文件尾 O_CREAT: 若文件不存在则创建它。使用此选择项时，需同时说明第三个参数mode，用其说明新闻件的访问权限 O_EXCL: 如果同时指定O_CREAT，而该文件又是存在的，报错；也可以测试一个文件是否存在，不存在则创建。 O_TRUNC: 如果次文件存在，而且为读写或只写成功打开，则将其长度截短为0 O_SYNC: 使每次write都等到物理I\O操作完成用open创建一个文件： open.c ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid958516-20190616-1560694216018) 如果当前目录下以存在test.txt，屏幕上就会打印“open error”；不存在则创建该文件，并打印“open success” 2. read 需要包含的头文件：函数原型：功能：从打开的文件中读取数据。返回值：实际读到的字节数；已读到文件尾返回0，出错的话返回-1，ssize_t是系统头文件中用typedef定义的数据类型相当于signed int 参数： fd：要读取的文件的描述符 buf：得到的数据在内存中的位置的首地址 count：期望本次能读取到的最大字节数。size_t是系统头文件中用typedef定义的数据类型，相当于unsigned int 3. write 需要包含的头文件：函数原型：功能：向打开的文件写数据返回值：写入成功返回实际写入的字节数，出错返回-1 不得不提的是，返回-1的常见原因是：磁盘空间已满，超过了一个给定进程的文件长度参数： fd：要写入文件的文件描述符 buf：要写入文件的数据在内存中存放位置的首地址 count：期望写入的数据的最大字节数 read和write使用范例： ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid958516-20190616-1560694236778) 4. close 需要包含的头文件：函数原型：int close(int filedes) 功能：关闭一个打开的文件参数：需要关闭文件的文件描述符当一个进程终止的时候，它所有的打开文件都是由内核自动关闭。很多程序都使用这一功能而不显式地调用close关闭一个已打开的文件。但是，作为一名优秀的程序员，应该显式的调用close来关闭已不再使用的文件。 5. lseek 每个打开的文件都有一个“当前文件偏移量”，是一个非负整数，用以度量从文件开始处计算的字节数。通常，读写操作都是从当前文件偏移量处开始，并使偏移量增加所读或写的字节数。默认情况下，你打开一个文件时(open)，除非指定O_APPEND参数，不然位移量被设为0。需要包含的头文件：, 函数原型：功能：设置文件内容读写位置返回值：成功返回新的文件位移，出错返回-1；同样off_t是系统头文件定义的数据类型，相当于signed int 参数： 1.whence是SEEK_SET, 那么该文件的位移量设置为据文件开始处offset个字节 2.whence是SEEK_CUR, 那么该文件的位移量设置为当前值加offset。offset可为正或负 3.whence是SEEK_END, 那么该文件的位移量设置为文件长度加offset。offset可为正或负 ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid958516-20190616-1560694845569) 6. select 之前的read函数可以监控一个文件描述符(eg：键盘)是否有输入，当键盘没有输入，read将会阻塞，直到用户从键盘输入为止。用相同的方法可以监控鼠标是否有输入。但想同时监控鼠标和键盘是否有输入，这个方法就不行的了。在上面的程序中，当read键盘的时候，若无键盘输入则程序阻塞在第2行，此时即使鼠标有输入，程序也没有机会执行第3行获得鼠标的输入。这种情况就需要select同时监控多个文件描述符。需要包含的头文件：函数原型：返回值：失败返回-1，成功返回readset，writeset，exceptset中所有，有指定变化的文件描述符的数目(若超时返回0) 参数： maxfd：要检测的描述符个数，因此值应为最大描述符+1 readset：被监控是否有输入的文件描述符集。不监控时，设为NULL writeset：被监控是否可以输入的文件描述符集。不监控时，设为NULL exceptset：被监控是否有错误产生的文件描述符集。不监控时，设为NULL timeval：监控超时时间。设置为NULL表示一直阻塞到有文件描述符被监控到有指定变化。 Tips: readset，writeset，exceptset这三个描述符集指针均是值—结果参数，调用的时候，被监控描述符相应位需要置1；返回时，未就绪的描数字相应位会被清0，而就绪的会被置1。下面的系统定义的宏，和select配套使用 FD_ZERO(&rset)：将文件描述符集rset的所有位清0 FD_SET(4, &reset)：设置文件描述符集rset的bit 4 FD_CLR(fileno(stdin), &rset)：将文件描述符集rset的bit 0清0 FD_ISSET(socketfd, &rset)：若文件描述符集rset中的socketfd位置1

“嵌入式Linux基础实验”实验报告