Linux&Apue（0.0.0）：Linux下的I/O文件调用&获取存放的温度数据

（一）文件和文件描述符

(1) 文件扩展名和文件类型

1.1 文件扩展名

目的：其实在Linux下文件是否可以执行与文件拓展名没有太大关系。但是，我们添加这种扩展名可以进行人为的区分，以便后面的有效分类以及使用。

扩展名	表示	扩展名	表示
.tar, .tar.gz, .tgz, .zip, .tar.bz	表示压缩文件，创建命令为tar, gzip, unzip等	.sh	表示shell脚本文件
.pl	表示perl语言文件	.py	表示python语言文件
.conf	表示系统服务的配置文件	.c	表示C文件
.h	头文件	.cpp	表示C++源文件
.so	表示动态库文件	.a	表示静态库文件

1.2 文件类型

Linux下有7种类型文件（可以通过ls -l命令查看）：

文件类型标识	文件类型
-	普通文件
d（dierectory）	目录文件
l （link）	符号链接
c（character）	字符设备
b（block）	块设备
p （pipe）	管道
s（socket）	套接字

(2) 文件描述符（file descriptor→fd）

2.1 文件描述符的含义和作用

文件描述符：内核（kernel）利用文件描述符（file descriptor）来访问文件。文件描述符是非负整数。打开现存文件或新建文件时，内核会返回一个文件描述符（0是标准输入，1是标准输出，2是标准错误）。所有执行I/O操作的系统调用都通过文件描述符。（来源：百度百科）
文件描述符的优点：
基于文件描述符的I/O操作兼容POSIX标准。
在UNIX、Linux的系统调用中，大量的系统调用都是依赖于文件描述符。

文件描述符	用途	POSIX文件描述符	标准I/O文件流
0	标准输入	STDIN_FILENO	stdin
1	标准输出	STDOUT_FILENO	stdout
2	标准出错	STDERR_FILENO	stderr

2.2 通过例子了解文件描述符

例如：现在我想将stdout.c文件中的hello world打印到屏幕上去

#include  			//printf在该头文件中声明
#include  		//STDOUT_FILENO, stdout等在该头文件中声明
#include  		//strlen在该头文件中声明，具体参考man strlen
#define MSG_STR "Hello World\n"

int main(int main, char *argv[])		//argc是命令行总的参数个数,argv[]是argc个参数
{
printf("%s", MSG_STR);
fputs(MSG_STR, stdout);							//fputs→ouput of characters and strings
write(STDOUT_FILENO, MSG_STR, strlen(MSG_STR)); 	//write→send amessage to another user
return 0;
}

gcc stdout.c -o stdout   //转换成可执行文件
./stdout				//执行stdout文件

得到：

那么fputs和write在这里起什么作用呢？
接下里我们将fput和write的代码段删掉

#include  			//printf在该头文件中声明
#define MSG_STR "Hello World\n"

int main(int main, char *argv[])
{
printf("%s", MSG_STR);
return 0;
}

执行后得到：

总结：其实我们可以发现printf和fputs和write所表现的功能是一样的，都是“Hello world!"输出到屏幕上。但是，我们发现所用的参数不一样。就像fputs→标准I/O文件流。write→POSIX文件描述符。

(2) 文件I/O操作的基本定义和函数

2.1 文件I/O操作的基本定义

（不带缓存）文件I/O操作：打开文件、读文件、写文件、关闭文件等，对应用到的函数有：open、read、write、close、lseek（文件指针偏移）
不带缓存：每一个函数都只调用系统中的一个函数。
来源：https://www.cnblogs.com/wurenzhong/p/7500867.html

2.2文件I/O操作函数

2.2.1 open（）系统调用

open()系统调用:用来打开一个文件，并返回一个文件描述符(file description), 并且该文件描述符是当前进程最小、未使用的文件描述符数值。

int open(const char *path,int oflag,.../*mode_t mode*/);   //路径、输出模式、（文件权限）

参数	功能
path	要打开的文件、设备的路径
oflag	必选：O_RDONLY (只读)、 O_WRONLY(只写)、 O_RDWR（读写）
oflag	常用可选：O_APPEND 每次写时都追加到文件的尾端
oflag	常用可选：O_CREAT 文件不存在则创建它，使用该选项需要第三个参数mode(必须带该参数用来指定创建文件的权限模式)
oflag	常用可选：O_TRUNC 如果文件存在，而且为只写或读写成功打开，则将其长度截取为0；
oflag	常用可选：O_NONBLOCK 如果path是一个FIFO、块设备、字符特殊文件则此选项为文件的本次打开和后续的I/O操作设置非阻塞模式方式。

示例代码：

int fd;
if(fd=open("/sys/bus/w1/devices/28-041731f7c0ff/w1_slave",O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC, 0666)<0); 

返回值：
等于0：若所有欲核查的权限都通过了检查。
小于0：只要有一个权限被禁止。

2.2.2 create（）系统调用

create ()系统调用：用来创建一个新文件并返回其fd。

int creat(const char *path, mode_t mode); //路径、权限

示例代码：

fd=creat("....",0666)

2.2.3 close（）系统调用

close（）系统调用：用来关闭一个打开的文件描述符，会返回fd。

int close (int fd);

2.2.4 write（）系统调用

write（）系统调用：用来往打开的文件描述符fd指向的文件中写入buf指向的数据，其中nbytes指定要写入的数据大小。

ssize_t write(int fd,const void *buf, size_t nbytes);

返回值（一般与nbytes相同）：
大于0：返回nbytes数据大小。
小于0：出错（写操作错误，还有死循环等）。

2.2.5 read（）系统调用

read()系统调用：从打开的文件描述符对应的文件中读取数据放到buf指向的内存空间中去。

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t nbytes)；

返回值：
大于0：返回实际读到的字节数。
小于0：出错。

2.2.6 lseek（）系统调用

lseek（）系统调用：从文件里读出内容，或往文件写如内容的时候都有一个起始地址，这个起始地址就是当前文件偏移量，当我们对文件
进行读写的时候都会使文件偏移量往后偏移。

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

whence	光标位置
SEEK_SET	文件头
SEEK_CUR	当前位置
SEEK_END	文件尾

2.2.7 dup（） 和 dup2（）系统调用

dup（） 和 dup2（）系统调用：复制一个新文件描述符来指向fd对应文件。

dup（）	dup2（）
int dup（int fd）	int dup2（int fd,int fd2）
返回新文件描述符（最小数值）	可以用fd2参数来指定新文件描述符

dup2用法：
比如1本身没有什么意义，但是我们可以用数字1来映射一种信息。比如说1就代表人，2代表牛，3代表羊。当我们使用dup2后。我现在不让3代表羊了，让3代表人。那么我之前所有和3说话的函数，就不再是和羊说话，而改为和人说话了。同理，1的背后就是stdout，如果我们dup2(fileFd, 1)。那么1的背后就不再是标准输出（指显示器设备），而变为了fileFd背后的文件。我们的printf == fprintf(stdout, …) ，那些所有原来向stdout输出的函数，他们只知道向stdout输出，但stdout的背后被我们修改了，他们是不知道的。简单来说，就是我们修改了映射关系。（转自：网友答复）

2.2.8 stat（）和fstat（）系统调用

stat（）和fstat（）系统调用：返回文件/目录的相关信息。

stat（）	fstat（）
int stat(const char * restrict path, struct stat *restrict buf);	int fstat(int fd, struct stat *buf);
返回新文件描述符（最小数值）	可以用fd2参数来指定新文件描述符

2.2.9 access（）系统调用

access（）系统调用：测试文件存在/权限。

int access(const char *path, int mode);    //路径 模式

模式	说明	模式	说明
R_OK	测试读许可权	W_OK	测试写许可权
X_OK	测试执行许可权	F_OK	测试文件是否存在

2.2.10 unlink（）系统调用

unlink（）系统调用：删除文件（path指定的文件的链接数减1。当链接数为0时，文件内容被删除）。

2.2.11 rename（）系统调用

rename（）系统调用：文件重命名。

 int rename(const char *oldname, const char *newname);

(3) 文件I/O操作示例

3.1 C程序读取DS18B20温度源码

通过例子了解文件I/O操作
例如：我现在有一个w1_slave文件（放置温度监测的温度读数），现在我想要编写file_io.c文件去读取w1_slave文件里面存放的温度数据。

t=14500就是现在的温度（当然，真实的温度是14.5°。所以后面编写代码的时候，我们要/1000）。

3.1.1 main()主函数：打印温度

目的：打印温度数据。

3.1.2 寻找w1_slave文件

因为：在实际工作中，存放w1_slave文件的28-041731f7c0ff文件夹。文件夹名字中的28-后面的序列号会变化，但是28-不会变化。
所以：我们在这里进行了寻找w1_slave文件的操作。

3.1.3 打开w1_slave并读取温度

3.1.4 编译&运行ds18b20

gcc ds18b20.c -o ds18b20
./ds18b20