Linux学习日记8——文件IO函数

学习视频链接：

黑马程序员-Linux系统编程_哔哩哔哩_bilibilihttps://www.bilibili.com/video/BV1KE411q7ee?p=52&spm_id_from=pageDriver

目录

一、系统调用（内核提供的函数）

二、open / close 函数

2.1 linux 下查看 open 命令

2.2 函数原型

2.3 操作

2.4 O_CREAT

2.5 O_TRUNC

2.6 常见错误

三、read / write 函数

3.1 函数原型

3.2 查看函数用法

3.3 实现拷贝操作

3.4 与 C 语言标准 IO 库比较

3.5 库函数与系统调用

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一、系统调用（内核提供的函数）

只有系统调用才能进内核空间，才能调用驱动程序，驱动硬件工作。

二、open / close 函数

2.1 linux 下查看 open 命令

man 2 open

2.2 函数原型

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

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

int close(int fd);

1、int open(const char *pathname, int flags);

pathname：路径名

flags：三个参数 O_RDONLY，O_WRONLY，O_RDWR

O_APPEND	O_CREAT	O_EXCL	O_TRUNC	O_NONBLOCK
追加	创建	是否存在	截断	非阻塞

return：函数执行正确 返回新的文件描述符（整数），错误 返回 -1 并且 errno 被设置成相应的值

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

mode_t mode：8 进制整形，用来设置权限（权限大于当前用户 umask 时，会让文件权限变成 umask 对应的权限）

2.3 操作

新建一个 C 语言程序

 把光标移动到函数上，键入 2K 跳转到函数定义

 发现使用 open 需要 3 个头文件，其中前两个可以简写为一个头文件：unistd.h

测试运行

2.4 O_CREAT

删除 dict.txt，修改 C 程序源码

权限与设定的 644 是一样的 

2.5 O_TRUNC

往 dict.txt 里面添加一点东西

修改C语言文件 

 文件被清空了

2.6 常见错误

1、文件不存在错误

errno 记录着错误数字，把错误数字传入到 strerror 中返回错误信息

查看更多的 strerror 用法可以使用 linux 命令 man(strerror)

2、以写方式打开只读文件

 运行结果：

3、以只写文件打开目录

运行结果： 

三、read / write 函数

3.1 函数原型

ssize_ t read(int fd, void *buf, size_t count);

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

3.2 查看函数用法

1、man 2 read

fd：文件描述符

buf：保存数据的缓冲区

count：缓冲区的大小

返回值：成功返回实际读到的字节数，读到文末返回 0，失败返回 -1 并且 errno 被设置成相应的值

2、man 2 write

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

fd：文件描述符

buf：待写出数据的缓冲区

count：实际要写出的内容的大小

返回值：成功返回写入的字节数，失败赶回 -1 并且 errno 被设置成相应的值

3.3 实现拷贝操作

1、C 语言代码

运行结果：

2、添加错误信息

3.4 与 C 语言标准 IO 库比较

1、执行原理

C语言标准库函数 fputc 函数调用了系统函数 write 函数执行写操作

2、使用标准库函数和 read write 读写速度对比

(1) 准备这三个文件

2、编译执行两个C语言文件，比较他们的拷贝速度

发现使用标准 IO 库函数执行拷贝命令稍微快一点

3、查看这两个函数执行时候调用了多少次 read 和 write

strace ./a_cp_b

发现执行了很多次 read 和 write ，每次读写 4096 个字节

执行用系统调用函数编写的 C 程序

每次读写5个字节，所以更慢

  

4、结果分析

我们调用系统函数，系统直接就执行对应的指令，调用 C语言标准 IO库的时候，如下图：

 C语言库中有用户级别的缓冲，虽然表现在程序上的是一次读取一个字节，但是在 fputc 函数中有一个缓冲区，当缓冲区达到 4096 个字节的时候才会调用系统函数执行 read 和 write，这个被称为预读入缓输出。

5、结论

即使学了系统调用，能使用库函数的时候尽量使用库函数。有的时候不想使用缓输出的机制，可以使用系统调用。 

3.5 库函数与系统调用

未使用系统调用的库函数，其执行效率通常要比系统调用的高。因为使用系统调用时，需要上下文的切换及状态转换(用户态转向核心态)