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linux 檔案io常用操作總結

阿新 • • 發佈：2019-01-18
對檔案的操作，究根結底也就是那麼幾種行為，分別為開啟，讀，寫，關閉。 一、檔案描述符：至於什麼是檔案描述符，這個是很簡單的概念。 二、開啟檔案 open(path,flag,...) 1、建立新檔案 open(path,O_CREAT,filemode) 當建立一個新檔案的時候，可以使用 O_CREAT 和 O_EXCL 組合，這樣可以保證新檔案一定是由當前程序建立。 2、O_APPEND標識 這是一個檔案狀態標識，對該檔案的所有寫操作之前都會講檔案指標移動到檔案的末尾，這樣就相當於追加寫。這是一個原子操作。 三、讀檔案 read(fd,buf,len):從fd代表的檔案讀取 len 長度的位元組內容，內容儲存到 buf 緩衝區中。
四、寫檔案 write(fd,buf,len)：將buf緩衝區中的內容寫到fd指向的檔案，長度為len 五、關閉檔案 close(fd); 程序結束之後，OS會自動關閉所有開啟的檔案描述符，但是最好自己主動關閉，因為檔案描述符是一種資源，如果開啟的數量太多，可能造成後續的open操作失敗。 六、設定檔案的偏移量 lseek(fd,offset,whence) 如果執行成功則返回此時的檔案偏移量，如果失敗，則返回 -1，所以可以利用這個函式來判斷一個檔案是否可以設定偏移量。例如管道就不可以設定偏移量。 七、原子定位並讀寫 pread(fd,buf,nbytes,offset) pwrite(fd,buf,nbytes,offset)
  • offset：表示從哪個位置開始讀取或者寫入資料。偏移量是從檔案開頭開始計算
pread和pwrite函式是linux提供的另一種讀寫檔案的函式，pread()相當於順序呼叫了 lseek() 和 read() 函式。pwrite也類似。但是這個過程是原子的，即呼叫 lseek()和 read/write 的過程是原子的。 八、檔案描述符操作 dup(fd) dup2(fd,fd2) 這兩個函式可以複製一個檔案描述符，但是返回的新的檔案描述符中的 O_CLOEXEC標識都會被清除。 fcntl()這個函式可以對檔案描述符的一些屬性進行設定。因為有的時候我們只能拿到檔案描述符，所以只能通過這個函式對檔案描述符進行設定或者獲取一些檔案的資訊。比如管道，我們就只知道他們的檔案描述符。
八、注意事項： read和write之後檔案的偏移量會跟著改變，但是pread和pwrite並不會改變檔案的偏移量。 九、核心中關於檔案的幾個資料結構 1、核心為每個程序維護一個程序表項，這個資料結構是一個數組，儲存了檔案描述符的一些資訊，比如檔案描述符標識（O_CLOEXEC）. 2、核心為每個開啟的檔案維護一個檔案表項。這個資料結構中儲存了當前檔案的偏移量。同一個程序多次開啟同一個檔案，那麼核心會為該檔案維護多個檔案表項，這樣每個檔案描述符都會有自己的當前檔案偏移量。 3、v節點表。一個物理檔案對應一個v節點。同一個檔案只會有一個v節點。
開啟檔案的核心資料結構 十一、程式碼分析，結合上圖： 1. 對同一個檔案描述符的讀和寫位置共享。 測試程式碼： charbuf[128]; intmain(intargc,char*argv[]) { char*s = "test"; intfd = open("test.txt",O_RDWR); if(fd == -1) { perror("open test.txt failure"); exit(EXIT_FAILURE); } intreadNum = read(fd,buf,3); write(fd,s,4); if(-1 == close(fd)) { perror("close failure"); exit(EXIT_FAILURE); } exit(EXIT_SUCCESS); } 測試條件，test.txt檔案的初始內容為123456789 測試結果：程式執行之後test.txt檔案的內容為123test89 分析： 1. 對 test.txt 進行了讀寫開啟 2. 先對test.txt 讀3個位元組，所以此時fd的偏移量應該是3 3. 接著對fd寫4個位元組，根據最終的輸出結果可以知道此時是從偏移量為3的地方開始寫的，所以對於同一個檔案描述符來說，讀寫位置是共享的。 原因分析：因為檔案的偏移量儲存在檔案表項中。read和write都是對同一個fd操作，所以他們共享了相同的檔案偏移量。 2. 同一個程序多次開啟同一個檔案 測試程式碼： intmain(intargc,char*argv[]) { charbuf[10]; char*s = "test"; intfd1 = open("test.txt",O_RDWR); intreadNum = read(fd1,buf,3); intfd2 = open("test.txt",O_RDWR); write(fd2,s,4); } 測試條件，test.txt檔案的初始內容為123456789 測試結果：程式執行之後test.txt檔案的內容為test56789 分析： 1. 對 test.txt 進行了第一次open操作得到fd1 2. 先通過fd1對test.txt 讀3個位元組，所以此時fd1所對應的偏移量應該是3 3. 接著對test.txt進行了第二次open操作，得到了fd2, 4. 通過fd2對test.txxt寫4個位元組，根據最終的輸出結果可以知道此時是從偏移量為0的地方開始寫的 5. 綜上所述，如果對同一個檔案開啟多次，那麼這些檔案描述符所對應的核心結構是獨立的。 6、從上面的結果也可以看出來，即使是同一個檔案，如果我們打開了多次，那麼核心也會維護多個開啟檔案表項。這樣可以讓每個檔案描述符可以擁有獨立的檔案偏移量等。 十六、開啟的檔案數量和檔案描述符的關係 每開啟一個檔案都要為該檔案分配一個檔案描述符。但是我們還可以使用dup()等函式來複制相同的檔案描述符，這樣就會導致有些檔案會對應多個檔案描述符。可能還會有其他的原因，但是至少上面的原因是其中一個。這樣就會造成二者不相同。 我們建立管道的時候使用pipe()呼叫時，一個管道檔案會產生兩個檔案描述符。這個也會造成開啟的檔案數量和獲得的檔案描述符數量不一致。

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