Linux下文件IO详解

学习Linux的同学都知道一句话：Linux下一切皆文件。学会文件基础和文件IO就是步入Linux殿堂重要的几步之一。在学习文件IO之前，我们先要了解一下文件基础和文件IO的定义。

一、文件基础

        文件的概念就是：一组相关数据的有序集合。
        他一共有几种类型：r -- 常规文件  d -- 目录文件  c -- 设备文件  b -- 块设备文件  p -- 管道文件
s -- 套接字文件  l -- 符号链接文件。这里面要特别注意的是管道文件和套接字文件是进程间通讯使用的，可以进行网络通信和本地通信。
        简单的来说：文件就是IO操作的对象!

Linux中有两种操作文件的方法：标准IO和文件IO；接下来将会一一解释：

二、标准IO

        2.1、标准IO介绍       

        标准IO由ANSIC标准定义，是标准C中定义好的一组用来输入输出的API(application program interface);受众方面：标准IO在现在大多数操作系统上都实现了C库，这就使它的使用方法很方便。效率方面：标准IO通过缓冲机制能够减少系统调用，实现更高的效率！具体实现就是在系统APP中开辟一片缓冲区，将要传输的数据集合在一起，当有需要或者满区时才传输。避免了一份数据一传，大大减少了系统调用。

        2.2标准IO - 流

        标准IO的使用离不开流(stream)也叫做FILE。
标准IO中用一个结构体类型(FILE)来存放打开文件的相关信息，标准IO的所有操作都围绕FILE来进行；

        流有三种缓存类型：全缓冲、行缓冲、无缓冲
全缓冲：当流的缓冲区无数据或无空间时才执行实际IO操作，注意：打开的文件默认缓冲为全缓冲
行缓冲：当在输入和输出中遇到换行符'\n'时，才进行IO操作。stdin(标准输入流)、stdout(标准输出流)就是典型的行缓冲。
无缓冲：数据直接写入文件，流不进行缓存。stderr(标准错误流)就是无缓冲流。

上文提到的stdin\stdout\stderr是标准IO预定的三个流，程序运行时会自动打开

        2.3、流的打开和关闭 

        

一般在使用中流指针很有用处，我们通常会定义个FILE*类型的指针来接受流指针。这个函数有两个形参，第一个形参需要输入的是文件的地址或目录名字，第二个参数需要传入的是打开文件时所需要的模式。

现在我们来个示例，看看如何打开一个文件！
 

#include 

int main(int argc,  char *argv[])
{
   FILE *fp;
   
   if ((fp = fopen("test.txt", "r+")) == NULL) {
       printf("fopen  error\n");
       return -1;
   }
  

   return  0;
 }

 相反的，有打开流就会有关闭流

一定要记得打开了一个流就一定要关闭这个流！ 

        2.4读写流

         2.4.1按字符输入流

我们来个例子来读写流：
 

         2.4.2按字符输出流

同样的，我们来个例子看看怎么输出流：
 

        2.4.3按行输入输出流： 

 

        2.4.4按对象输入输出流 

        2.4.5流的刷新、定位和检测 

定位流： 

 

 

 

 

        2.4.6总结 

使用输入输出函数时：请注意fgets()；函数不能用来读取二进制文件，因为fgets会把0当作字符串中的终止符、所以无法读取二进制文件！

 

        三、文件IO 

文件IO是posic(可移植操作系统接口)定义的一组函数，他不提供缓冲机制，每次读写操作都引起系统调用。他的核心概念是文件描述符，它能访问各种类型的文件。在Linux下，标准IO基于文件IO实现！

文件IO每打开一个文件都有一个对应的文件描述符(非负整数)，文件IO操作都通过文件描述符来完成。它从零开始分配，依次递增。值得一提的是：0，1，2都分别被：stdin、stdout、stderr所占据。

        3.1文件的打开和关闭

第一个参数入口同样为文件的路径，第二个参数则为用户自己选择的模式：
 

        3.2读取和写入文件以及定位文件

 

 

 

        3.3读取目录、修改文件访问权限和获取文件属性 

 

 

 

 

        四、库的制作和使用

        库是一个二进制文件，包含的代码可被程序调用。库有源码，可以在编程后使用；也可以直接安装二进制包使用。库一般存放在Linux下的/lib和/usr/lib 目录下面。

        库是事先编译好的，可以复用的代码。在操作系统(OS)运行的程序基本上都需要使用库，使用库可以大大提高开发效率。当然，Windows和Linux下库文件是不兼容的。Linux下包含静态库和共享库。

        静态库的特点：
1.编译(链接)时把静态库中相关代码复制到可执行文件中
2.程序中已包含代码，运行时不需要静态库
3.程序运行时无需加载库，运行速度更快
4.但会占用更多的磁盘空间和内存空间
5.静态库升级后，程序需要重新编译链接

        创建静态库的步骤：

1.确定库中函数的功能和接口
2.编写库源码
3.编译生成目标文件
4.创建静态库
5.查看库中符号信息
6.编写应用程序
7.编译并链接应用程序

        共享库的特点：

1.编译(链接)时仅记录用到哪个共享库中的哪个符号，不复制共享库中的相关代码
2.程序不包含库中代码，尺寸小，不占用过多磁盘和内存空间
3.多个程序可共享一个库
4.程序运行时需要加载库
5.库升级很方便，无需重新加载编译程序
6.使用更加广泛，大部分时间都是使用共享库

        创建共享库的步骤：

1.确定库中函数的功能和接口
2.编写库源码
3.编译生成目标文件：注意此时记得加-fPIC 告诉编译器生成位置无关代码
4.创建共享库。例：libcommon.so.1 库一般已lib开头，.so结尾表示共享库，.1表示版本号
5.为共享库创建链接文件
6.编写应用程序
7.编译应用程序并链接共享库
8.执行程序
9.添加共享库的加载路径。常用方法：修改环境变量、添加系统配置文件，把路径添加到默认的搜索路径里