文件I/O

1. 文件IO介绍

• 文件 IO 即非缓冲 IO（unbuffered I/O）

• 它的 read 和 write 都是调用内核中的系统调用

• 它比标准IO更加底层，因此使用文件IO库函数的代码比标准IO的移植性更差，且没有经过优化（例如缓冲区），多数情况下的性能表现更差

• 大多数文件IO的实现只须这五个函数： open , read , wirte , lseek , close

2. 文件描述符

• 对内核而言，所有打开的文件都是文件描述符的引用

• 文件描述符是一个非负整数

• 通常由 open 或者 create 创建，传递给 read 或者 write 使用

• 按照惯例，文件描述符 0 被默认关联给标准输入， 1 被关联给标准输出，文件描述符 2 被关联给标准错误
• 应当使用 <unistd.h> 中定义的 STDIN_FILENO ，STDOUT_FILENO 和 STDERR_FILENO ，而不是直接使用数字

• 变化范围为 0~OPEN_MAX-1 ，早期的上限是 19 个，现在一般是 63 个

3. 函数 open 和 openat

• 用来打开一个文件

#include <fcntl.h>
int open(const char *path, int oflag, ... /*mode_t mode*/);
int openat(int fd, const char *path, int oflag, ... /*mode_t mode*/);

• oflag 参数可用一个常量或者多个常量用 | 连接：
• O_RDONLY 只读打开
• O_WRONLY 只写打开
• O_RDWR 读写打开
• O_APPEND 追加方式打开
• O_CREAT 若不存在创建
• O_TRUNC 若存在则长度截断为 0 ，即清空打开
• ……

• 返回的文件描述符默认是最小的可用的数字（有其他方法获得指定数字）

• path 参数如果是绝对路径，此时 openat 的 fd 参数被省略，效果等同 open 函数

• path 参数如果是相对路径，fd 参数指出了相对路径在文件系统中的开始地址

4. 函数 creat

• 用来创建一个文件

#include <fcntl.h>
int creat(const char *path, mode_t mode);

• 相当于 open(path, O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, mode)

5. 函数 close

• 用来关闭一个文件

#include <unistd.h>
int close(int fd);

• 释放文件上的记录锁

• 进程中止的时候，内核会自动关闭它的所有文件

6. 函数 lseek

• 每个文件都有一个当前文件偏移量（current file offset）

• 相当于一个光标在文档中的座标

• 通过 lseek 函数可以设置偏移量：

#include <unistd.h>
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

• whence 是一个常量，
• SEEK_SET 将偏移量设置为距离文件开始处 offset 个字节
• SEEK_CUR 将偏移量设置为当前值加上 offset ，可为负数
• SEEK_END 将偏移量设置为文件长度加上 offset ，可正可负

• 函数执行成功后，返回新的偏移量

• 偏移量的设置记录在内核中，不进行任何 I/O 操作

• 空洞文件：将一个空文件的偏移量设置到指定大小，写入一个字符后保存，该文件将会在磁盘上占用掉指定的大小（比如迅雷下载文件），代码参考 APUE 第三版图 3-2

7. 函数 read

• 从文件中读数据

#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t nbytes);

• 成功后返回读到的字节数

8. 函数 write

参考资料

• 《 （第三版）》第 3 章 - 文件 I/O