linux系统编程之文件与I/O（二）：文件的读取写入
一、read系统调用
一旦有了与一个打开文件描述相关连的文件描述符，只要该文件是用O_RDONLY或O_RDWR标志打开的，就可以用read()系统调用从该文件中读取字节
函数原型：
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
参数：
fd ：想要读的文件的文件描述符
buf ： 指向内存块的指针，从文件中读取来的字节放到这个内存块中
count ： 从该文件复制到buf中的字节个数
返回值：
如果出现错误，返回-1；读文件结束，返回0；否则返回从该文件复制到规定的缓冲区中的字节数
二、write系统调用
用write()系统调用将数据写到一个文件中
函数原型：
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
函数参数：
fd：要写入的文件的文件描述符
buf： 指向内存块的指针，从这个内存块中读取数据写入 到文件中
count： 要写入文件的字节个数
返回值：如果出现错误，返回-1；如果写入成功，则返回写入到文件中的字节个数
三、ioctl 函数
ioctl用于向设备发控制和配置命令，有些命令也需要读写一些数据，但这些数据是不能用read/write读写的，称为Out-of-band数据。也就是说，read/write读写的数据是in-band数据，是I/O操作的主体，而ioctl命令传送的是控制信息，其中的数据是辅助的数据。例如，在串口线上收发数据通过read/write操作，而串口的波特率、校验位、停止位通过ioctl设置，A/D转换的结果通过read读取，而A/D转换的精度和工作频率通过ioctl设置。
#include
int ioctl(int d, int request, ...);
d是某个设备的文件描述符。request是ioctl的命令，可变参数取决于request，通常是一个指向变量或结构体的指针。若出错则返回-1，若成功则返回其他值，返回值也是取决于request。
以下程序使用TIOCGWINSZ命令获得终端设备的窗口大小。
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#include #include #include { struct winsize size; if (isatty(STDOUT_FILENO) == 0) exit( 1); if(ioctl(STDOUT_FILENO, TIOCGWINSZ, &size) < 0) { perror( "ioctl TIOCGWINSZ error"); exit( 1); } printf( "%d rows, %d columns\n", size.ws_row, size.ws_col); return 0; } |
四、文件的随机读写
到目前为止的所有文件访问都是顺序访问。这是因为所有的读和写都从当前文件的偏移位置开始，然后文件偏移值自动地增加到刚好超出读或写结束时的位置，使它为下一次访问作好准备。
有个文件偏移这样的机制，在Linux系统中，随机访问就变得很简单，你所需做的只是将当前文件偏移值改变到有关的位置，它将迫使下一次read()或write()发生在这一位置。(除非文件打开时标志有 O_APPEND，在这种情况下，任何write调用仍将发生在文件结束处)
lseek系统调用：
功能说明：通过指定相对于开始位置、当前位置或末尾位置的字节数来重定位，这取决于 lseek() 函数中指定的位置
函数原型：off_t lseek (int fd, off_t offset, int base);
函数参数：
fd：需要设置的文件描述符
offset：偏移量
base：偏移基位置
返回值：返回新的文件偏移值
base 表示搜索的起始位置，有以下几个值：（这些值定义在
base 文件位置
SEEK_SET 从文件开始处计算偏移
SEEK_CUR 从当前文件的偏移值计算偏移
SEEK_END 从文件的结束处计算偏移
注意：管道和socket是不能lseek的，否则返回ESPIPE错误（Invalid seek）。
示例程序如下：
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/************************************************************************* > File Name: file_cp.c > Author: Simba > Mail: [email protected] > Created Time: Sat 23 Feb 2013 02:34:02 PM CST ************************************************************************/ #include #include #include #include #include #include #include #include #define ERR_EXIT(m) \ do { \ perror(m); \ exit(EXIT_FAILURE); \ } while( 0) int main( int argc, char *argv[]) { int infd; int outfd; if (argc != 3) { fprintf(stderr, "Usage %s src dest\n", argv[ 0]); exit(EXIT_FAILURE); } infd = open(argv[ 1], O_RDONLY); if (infd == - 1) ERR_EXIT( "open src error"); if ((outfd = open(argv[ 2], O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0664)) == - 1) ERR_EXIT( "open dest error"); char buf[ 1024]; ssize_t nread; while ((nread = read(infd, buf, 1024)) > 0) write(outfd, buf, nread); // 可以调用fsync同步内核缓冲区的数据到磁盘文件 // 或者打开文件时标志为O_SYNC close(infd); close(outfd); /********************************************************************************************/ int fd = open( "test.txt", O_RDONLY); if (fd == - 1) ERR_EXIT( "open error"); char buf2[ 1024] = { 0}; int ret = read(fd, buf2, 5); if (ret == - 1) ERR_EXIT( "read error"); ret = lseek(fd, 0, SEEK_CUR); // 从当前位置偏移0个字节 if (ret == - 1) ERR_EXIT( "lseek"); printf( "current offset=%d\n", ret); fd = open( "hole.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0664); if (fd == - 1) ERR_EXIT( "open error"); write(fd, "ABCDE", 5); ret = lseek(fd, 1012 * 1024 * 1024, SEEK_CUR); if (ret == - 1) ERR_EXIT( "lseek error"); write(fd, "hello", 5); /* 中间的空字符不占用磁盘空间，如ls -lh hole.txt 与 du -h hole.txt * 看到的文件大小不一样*/ close(fd); return 0; } |
在struct stat结构体中的文件长度对应st_size字段，而文件使用的块大小对应st_blksize字段，占用块数对应st_blocks字段。 大部分情况下面，st_size和st_blksize*st_blocks应该是很接近的，除非一种情况就是文件空洞。 一般对应于空洞文件来说，st_size可能很大，而实际占用磁盘空间却很少。
参考：《APUE》