类型：电子数据大小：768KB语言：中文评分：10.0标签:立即下载文件是linux中的一个重要概念。在Linux中，所有东西(几乎所有东西)都是一个文件。简单来说，C语言中基本的printf()函数和scanf()函数实际上都是文件操作。

虽然所有的文件操作都是通过函数调用来实现的，但是它们仍然可以分为两类：系统调用和库函数。

本文将首先介绍Linux中文件、系统调用和库函数的概念，然后详细讨论文件操作的两种方式。

博文的主要内容如下：

Linux中的文件

文件访问-库函数

文件访问-系统调用

内置功能

标准输入输出库

//proc文件系统

Linux中的1个文件

1.1概念

按照通常的定义，一个文件只是一堆数据，内存中是0101。我们在这里讨论的文件有一个更广泛的定义。对于Linux中的文件，我的理解是：

Linux中的文件具有以下特点：可以通过操作系统或程序向外部提供信息或向内部输入信息，可以创建和删除。

在Linux中，文件意义重大，它们为操作系统和设备提供了一个简单统一的接口。在Linux中，几乎所有的东西都可以看作是一个文件。

这意味着普通程序可以像文件一样使用磁盘文件、串口、打印机等设备(通用定义)。

硬件设备在linux操作系统中也表示为文件。例如，可以通过以下命令将cd-rom驱动器装载为文件。

# mount-t iso 9660/dev/hdc/mnt/cdrom

#cd /mnt/rom

然后，你可以像访问普通文件一样在光盘目录中漫游。

1.2操作

就像一般意义上的操作文件一样，linux中的操作文件只需要五个基本功能：

打开、关闭、读取、写入和锁定

通过调用这些函数，您可以在Linux中读写文件。但是，这个操作分为系统调用和库函数调用。简单来说，系统调用是最直接的方式。

库函数调用最终通过系统调用实现。可以认为库函数调用是对系统效率的优化。

关于库函数调用和系统调用的区别和联系，请参考：linux系统调用和库函数调用的区别

我们可以用很少的功能访问和控制文件和设备。这些函数称为系统调用，由操作系统直接提供。它们是操作系统本身的接口。

操作系统的核心部分，内核，实际上是一组设备驱动程序。这些是控制硬件的一些接口。

2文件访问-系统调用

通过系统调用访问文件是最直接的方式。系统调用函数直接作用于操作系统内核的设备驱动，实现文件访问。

2.1文件描述符

系统中要处理的文件(读写操作)需要一个标识符，这样就可以在其他地方识别文件，从而生成文件描述符。文件描述符是小整数，简单来说

文件id用于唯一标识系统中的文件。文件描述符的总数是系统可以打开的最大文件数，具体取决于系统的配置。

当程序开始运行时，也就是系统开始运行时，它通常有三个打开的文件描述符。它们是：

0:标准输入

1:标准输出

2.标准误差

其他文件的文件描述符，在调用文件打开函数打开时返回。也就是说，每个设备对应一个文件描述符。文件描述符由操作系统分配，一次分配最小的一个。

2.2编写系统调用

写，即把缓冲区中的数据写入文件。请注意，这里的文件是广义的文件，如写入磁盘、写入打印机等。

Linux中write()的功能原型；

size_t write(int fildes，const void *buf，size _ t nbytes)；

参数描述：

Fildes:文件描述符，标识要写入的目标文件。例如，fildes的值为1，就像用标准输出写数据一样，即在显示屏上显示数据；如果是2，您要标记错误的写入数据。

*buf:要写入的文件，它是一个字符串指针。

Nbytes:要写入的字符数。

函数返回值：size_t返回成功写入文件的字符数。需要指出的是，write可能会报告他写的字节比您请求的少。这不一定是个错误。在程序中，您需要检查

错误发现错误，然后再次调用write来写入剩余数据。

请参见以下示例：

运行结果：

该程序仅在标准输出上显示一条消息。

读取系统调用

系统调用读取从文件中读取数据。要读取的文件由文件描述符标识，数据被读入预定义的缓冲区。他返回实际读入的字节数。

Linux中读取的功能原型；

size_t read(int fildes，void *buf，size _ t nbytes)；

参数描述：

Fildes:文件描述符，标识要读取的文件。如果为0，则从标准输入读取数据。功能类似于scanf()。

*buf:用于存储读入数据的缓冲区。

Nbytes:要读取的字符数。

返回值：size_t返回成功读取的字符数，可能小于请求的字节数。

运行结果：

开放系统调用

系统调用open的功能是打开一个文件并返回该文件的描述符。

简单地说，open建立了文件或设备的访问路径。如果操作成功，它将返回一个文件描述符，系统调用(如读写)使用该描述符来比较文件或

要操作的设备。此文件描述符是唯一的，不会与任何其他正在运行的进程共享。如果两个程序同时打开一个文件，他们会得到两个不同的投标描述符。如果

同时操作两个文件，它们独立操作，相辅相成，互相覆盖(先写后盖，先写后写)。为了防止读写冲突，可以使用文件锁定功能。这不是

这个重点后面会介绍。

Linux中有两个open的原型函数：

int open(const char *path，int of lags)；

int open(const char *path，int oflags，mode _ t mode)；

参数描述。

路径：要打开的文件或设备的名称。

Oflags:表示要打开的文件的访问模式。开放调用必须指定以下文件访问模式之一：

开放调用ha可以在oflags参数中包含以下可选模式的组合(使用“按位”或“运算”):

O_APPEDN:将写数据追加到文件的末尾。

O _ TRUNC:将文件长度设置为零，并丢弃后面的内容。

O_CREAT:如有必要，根据参数模式中给出的访问模式创建一个文件。

O _ EXCL:与O_CREAT一起调用，以确保调用方创建文件。使用这种模式可以防止两个程序同时创建一个文件。如果文件已经存在，打开的调用将失败。

关于其他可能的量程值，请参考open的通话手册。

模式：

当使用O_CREAT标志的open创建文件时，我们必须使用带有三种参数格式的open调用。第三个参数模式是在几个标志按位“或”后获得的。它们是：

S_IRUSR:读取权限，文件所有者。

S_IWUSR:写权限，文件所有者。

S_IXUSR:执行权限，文件所有者。

S_IRGRP:读取权限，文件所属的组。

S_IWGRP:写权限，文件所属的组。

请参见以下示例：

打开(' myfile '，O_CREAT，S _ IRUSR | S _ IXOTH

他的任务是创建一个名为myfile的文件。文件的所有者拥有读取权限，而其他用户拥有执行权限，并且只有这些权限。

运行结果：

该程序创建了一个名为myfile的文件，其所有者拥有读取权限，其他用户拥有执行权限，并且只有这些权限。

关闭系统调用

Close系统调用用于“关闭”文件，close调用终止文件描述符文件及其文件间的关联。文件描述符被释放，可以重用。

关闭成功返回1，错误返回-1。

# Includeunistd.h

int close(int fildes)；

Ioctl系统调用

Ioctl为控制设备及其描述符的行为和配置底层服务提供了一个接口。终端、文件描述符，甚至磁带驱动器都可以为它们定义ioctl，特别是

详见具体设备使用说明书。

以下是ioctl的功能原型

# includeunistd.h

int ioctl(int fildes，int cmd、)；

Ioctl对描述符fildes指定的对象执行cmd参数中给出的操作。

与文件管理相关的其他系统调用

还有许多其他系统调用可以对文件进行操作。

几个常用的，比如lseek()，设置文件描述符fildes指定的文件的读写指针，也就是可以设置文件的下一个读写位置。

Fstat、stat、lstat和LSTAT是与文件描述符相关的函数操作，这里就不介绍了。

Dup，dup2系统调用。Dup提供了一种复制文件描述符的方法，它使我们能够通过两个或多个不同的文件描述符来访问同一个文件。这可用于

在文件的不同位置读写数据。

4库函数

在输入输出操作中，直接使用系统调用的效率会很低。具体有两个原因：

系统调用会影响系统性能。与函数调用相比，系统调用的开销较大。因为在执行系统调用时，需要切换到内核代码区执行，然后返回用户代码。这不可避免地需要大量的时间和支出。一种解决方案是最小化系统调用的数量，让每个系统调用完成尽可能多的任务。例如，每个系统调用都会写入大量字符，而不是单个字符。

一旦系统调用，硬件将限制可以读写的数据块。例如，磁带机通常的写入块长度为10k。如果缩写数据不是10k的整数倍，磁带机仍将以10k为单位缠绕磁带，在磁带上留下间隙。

为了提高文件访问操作的效率，使文件操作更加方便，Linux发行版提供了一系列标准函数库。它们是函数的集合，您可以在自己的程序中方便地使用。

操纵文件。提供输出缓冲的标准输入输出库就是一个例子。您可以有效地编写任何长度的数据块，并且库函数在必要时安排底层函数调用(系统调用)

也就是说，库函数在用户和系统之间增加了一个中间层。如下图所示：

库函数是根据实际需要打包的系统调用，用户可以在程序中方便地使用库函数，比如标准的I/O库(后面会介绍)

5标准输入/输出库

标准输入输出库及其头文件stdio.h为底层输入输出系统调用提供了通用接口。这个库现在已经成为ANSI标准C的一部分，但是前面提到的系统调用不是。

标准I/O库为打印格式和扫描输入提供了很多复杂的功能，同时也负责满足设备的缓冲需求。

在许多方面，使用标准输入/输出库类似于使用底层文件描述符。需要先打开一个文件，并且已经建立了文件访问路径(即系统调用中的文件描述符)

在标准的输入输出库中，对应的文件描述符被称为流，它被实现为指向结构文件的指针。

启动程序时，会自动打开三个文件流。它们是：

标准输入：

Stdout:标准输出

标准误差输出

下面将介绍一些常用的输入输出库函数：

5.1 fopen功能

fopen函数类似于系统调用中的open函数。像open一样，它返回文件的标识符，但在这里它被称为stream，在库函数中它被实现为指向文件的指针。

如果需要显式控制设备的行为，最好使用底层系统调用，因为这样可以避免使用库函数带来的一些意想不到的副作用，比如输入输出缓冲。

功能原型：

# includestdio.h

FILE *fopen(const char *filename，const char *模式)；

参数描述：

*文件名：打开文件的文件名

*模式：打开的模式

r以只读方式打开文件，并且该文件必须存在。r以读/写方式打开文件，文件必须存在。Rb读/写打开一个二进制文件并允许读取数据。读写打开一个文本文件，允许读写。w打开一个只写文件。如果文件存在，文件长度将被清除为0，即文件内容将消失。如果文件不存在，创建文件w并打开可读可写的文件。如果文件存在，文件长度将清零，即文件内容消失。如果文件不存在，请创建该文件。

Fopen在成功时返回一个非空的FILE *指针。失败返回空值

5.2 fread/fwrite功能

fread函数从文件流中读取数据，对应于系统调用中的读取；fwrite函数从文件流中写入数据，对应于系统调用中的写入

功能原型：

# includestdio.h

size_t fread(void *ptr，size_t size，size_t nitems，FILE * stream)；

参数描述：

*ptr读取数据缓冲区，即存储读取的数据。

大小：指定每个数据记录的长度。

Nitems: count，给出要传输的记录数。

返回值：成功读入数据缓冲区的记录数。当它到达文件末尾时，它的返回值可能会消耗nitems，甚至是0

size_t fwrite(const coid *ptr，size_t size，size_t nitimes，FILE * stream)；

他将数据从指定的数据缓冲区ptr写入文件流，并返回成功写入的记录数。

5.3 fclose功能

fclose函数关闭指定的文件流，这将导致所有未写入的数据被写出。因为stdio库函数缓冲数据，所以调用fclose函数很重要。

如果程序需要确保所有的数据都被写出来，它应该调用fclose函数。虽然在程序正常结束时会自动调用fclose函数，但是无法检测到调用fclose导致的错误。

功能原型如下：

# includestdio，h

int fc lose(FILE * stream)；

5.4 fflush功能

fflush函数写出文件流中所有未写的数据。为了效率，在使用库函数的时候会用到数据缓冲区，只有缓冲区满了才会执行写操作。使用fflush函数

无论缓冲区是否已满，您都可以写出缓冲区中的所有数据。fclose的执行隐式调用fflush函数，所以在fclose执行之前不需要调用fflush。

功能原型：

# includestdio.h

int fflush(FILE * stream)；

6 /proc文件系统

Linux把一切都当作文件，硬件设备在文件系统中也有相应的条目。/dev目录中的文件使用底层系统调用的特殊方式来访问硬件。

/proc文件系统可以看作是一种特殊的文件系统。在这个系统中，每个文件对应一个独立的硬件，所以用户可以通过proc文件系统访问像文件这样的硬件设备。

文件系统通常表示为/proc目录。该目录包含许多特殊文件，允许对驱动程序和内核信息进行高级访问。

如果想知道CPU信息，内核版本信息等。可以使用proc文件系统。

/proc目录中的文件因系统而异。我的计算机上/proc中的文件如下：

在大多数情况下，可以通过直接读取这些文件来获取状态信息。

6.1访问设备信息

例如，获取中央处理器信息：

内存使用信息(仅显示本地~):

每次他们阅读这些文件的内容，他们提供的信息都会及时更新。所以再次读取meminfo文件会得到不同的结果。

特定内核函数给出的更多信息可以在proc目录的子目录中找到。

6.2检查内核函数给出的信息

例如，要查看网络套接字的使用统计信息：

6.3通过过程查看过程信息

使用ps命令获取当前正在运行的进程，每个进程在proc中都有对应的信息文件。通过查看此文件，您可以了解与流程相关的信息：

进程2754当前的工作目录是：/hme/yyl

程序/bin/su正在运行，其他信息在此不再赘述。

修改proc文件系统内容

例如，系统中所有正在运行的程序同时打开的文件总数是Linux内核的一个参数。

如果我们想增加歌曲价值，我们可以通过编写相同的文件来实现。

注意：写proc的时候要注意权限问题，修改的时候要小心。不正确的值可能会影响系统的运行。