【系统调用IO】open、close、read、write、lseek

3 系统调用IO

3.1 文件描述符

3.1.1 FILE结构体

查看stdio.h头文件中，有FILE结构体的定义：

//stdio.h
typedef struct _iobuf {
    char*  _ptr;        //文件输入的下一个位置
    int    _cnt;        //当前缓冲区的相对位置
    char*  _base;       //文件初始位置
    int    _flag;       //文件标志
    int    _file;       //文件有效性
    int    _charbuf;    //缓冲区是否可读取
    int    _bufsiz;     //缓冲区字节数
    char*  _tmpfname;   //临时文件名
} FILE;

其中_file就是文件描述符。

3.2.2 文件描述符

文件描述符（fd，file descriptor）是文件IO（也系统IO）中贯穿始终的类型。如下图所示：

3.3 open、close、read、write、lseek

3.3.1 文件权限

关于文件权限的相关内容请参考该篇博客：【Linux】用户管理（添加用户、修改密码、删除用户、查询用户信息、切换用户、查看当前用户、用户组）

另外补充一个知识点：

umask

Linux具有默认权限：

一个目录被创建，默认权限是drwxrwxrwx，即777
一个普通文件被创建，默认权限是-rw-rw-rw-，即666

但实际上所创建的文件和目录，看到的权限往往不是上面这个值。原因就是创建文件或目录的时候还要受到 umask 的影响。umask值表明了需要从默认权限中去掉哪些权限来成为最终的默认权限值。

在这里插入图片描述

3.3.2 open

open用于打开或创建一个文件或者设备。

所在头文件：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

函数原型：

int open(const char *pathname, int flags);
//当flag包含O_CREAT时，下面这个三个参数的
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);

将准备打开的文件或是设备的名字作为参数path传给函数，flags用来指定文件访问模式。
open系统调用成功返回一个新的文件描述符，失败返回-1。

其中，flags是由必需文件访问模式和可选模式一起构成的(通过按位或|)：
在这里插入图片描述

3.3.3 close

在这里插入图片描述

3.3.4 read

在这里插入图片描述

3.3.5 write

在这里插入图片描述

3.3.6 lseek

在这里插入图片描述

3.3.7 代码示例

一个copy的代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#define BUFFSIZE 1024

int main(int argc,char** argv){
    int len,ret,pos;
    int fds,fdd;
    char buf[BUFFSIZE];
    if(argc<3){
        fprintf(stderr,"input error");
    }
    fds=open(argv[1],O_RDONLY);
    if(fds<0){
        perror("open");
    }
    fdd=open(argv[2],O_WRONLY|O_CREAT,O_TRUNC,0600);
    if(fdd<0){
        close(fds);
        perror("open");
    }

    while(1)
    {
        len=read(fds,buf,BUFFSIZE);
        if(len<0)
        {
            perror("read");
            break;
        }
        else if(len==0)
        {
            break;
        }
        pos=0;
        while(len >0)
        {
            ret=write(fdd,buf+pos,len);
            if(ret<0)
            {
                perror("write");
                break;
            }
            len-=ret;
            pos+=ret;
        }

    }

    close(fdd);
    close(fds);
    exit(0);
}

文件io和标准io的区别

文件io（系统调用io）响应速度快，它在输出端没有缓冲区，有数据来了，就直接处理；标准io吞吐量更大，因为它有缓冲区，所以是等满足一定条件了，再把缓冲区中的数据一起发送出去。
从实际的用户体验来说，吞吐量大会感觉更快。所以在文件io和标准io都能够调用的时候，选择标准io是更好的。

提醒：文件io和标准io不可以混用

一个小例子：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include <unistd.h>
#define BUFFSIZE 1024

int main(){
    putchar('a');
    write(1,"b",1);

    putchar('a');
    write(1,"b",1);

    putchar('a');
    write(1,"b",1);

    exit(0);
}