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Linux 文件 I/O 基础

article 2024/12/28 0:54:06

前言

一、文件描述符（File Descriptor）

二、打开文件（open 函数）

三、读取文件（read 函数）

四、写入文件（write 函数）

五、关闭文件（close 函数）

六、总结

前言

在 Linux 系统编程的世界里，文件 I/O 操作是至关重要的一环。无论是系统管理员进行配置文件的读写，还是开发者处理应用程序的数据存储与读取，掌握 Linux 文件 I/O 基础都是必备技能。今天，就让我们一同深入探索 Linux 文件 I/O 的基础知识。

一、文件描述符（File Descriptor）

在 Linux 中，文件描述符是一个非负整数，用于标识一个打开的文件。当我们打开一个文件时，操作系统会返回一个文件描述符，后续对该文件的操作（如读、写、关闭等）都通过这个文件描述符来进行。

例如，当我们使用 open 函数打开一个文件时：

#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int fd = open("test.txt", O_RDONLY);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        return -1;
    }
    // 在这里可以使用 fd 对文件进行操作
    close(fd);
    return 0;
}

在上述代码中，open 函数尝试打开名为 "test.txt" 的文件，以只读方式（O_RDONLY）打开。如果打开成功，返回的文件描述符 fd 就可以用于后续的读操作，最后通过 close 函数关闭文件，释放相关资源。

二、打开文件（open 函数）

open 函数用于打开一个文件，其原型如下：

#include <fcntl.h>

int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);

pathname：要打开的文件的路径名。

flags：打开文件的标志，可以是以下常量的组合：

O_RDONLY：只读方式打开。
O_WRONLY：只写方式打开。
O_RDWR：可读可写方式打开。
还有其他一些标志，如 O_CREAT（如果文件不存在则创建）、O_TRUNC（打开文件时将其截断为 0 长度）等。

mode：当使用 O_CREAT 标志创建文件时，需要指定文件的权限模式，例如 0644 表示所有者具有读写权限，组用户和其他用户具有读权限。

三、读取文件（read 函数）

read 函数用于从文件描述符指定的文件中读取数据，其原型为：

#include <unistd.h>

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

fd：文件描述符。

buf：用于存储读取数据的缓冲区。

count：要读取的字节数。

例如：

#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int fd = open("test.txt", O_RDONLY);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        return -1;
    }
    char buffer[100];
    ssize_t bytesRead = read(fd, buffer, sizeof(buffer));
    if (bytesRead == -1) {
        perror("read");
        close(fd);
        return -1;
    }
    buffer[bytesRead] = '\0';
    printf("读取到的数据：%s\n", buffer);
    close(fd);
    return 0;
}

在这段代码中，首先打开文件，然后使用 read 函数从文件中读取数据到 buffer 中，最后将读取到的数据输出并关闭文件。

四、写入文件（write 函数）

write 函数用于向文件描述符指定的文件中写入数据，原型如下：

#include <unistd.h>

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

fd：文件描述符。

buf：要写入的数据的缓冲区。

count：要写入的字节数。

例如：

#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int fd = open("output.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        return -1;
    }
    const char *data = "Hello, Linux File I/O!";
    ssize_t bytesWritten = write(fd, data, strlen(data));
    if (bytesWritten == -1) {
        perror("write");
        close(fd);
        return -1;
    }
    printf("写入的字节数：%ld\n", bytesWritten);
    close(fd);
    return 0;
}

这段代码打开一个文件（如果不存在则创建，存在则截断），然后向文件中写入一个字符串，并输出写入的字节数，最后关闭文件。

五、关闭文件（close 函数）

close 函数用于关闭一个打开的文件，释放相关资源，其原型为：

#include <unistd.h>

int close(int fd);

fd：要关闭的文件的文件描述符。

及时关闭文件是一个良好的编程习惯，可以避免资源泄漏和其他潜在的问题。

六、总结

Linux 文件 I/O 基础操作虽然看似简单，但却是系统编程中不可或缺的部分。通过熟练掌握文件描述符、打开、读取、写入和关闭文件等基本操作，我们可以在 Linux 系统上进行各种复杂的文件处理任务，为进一步深入学习系统编程打下坚实的基础。希望这篇文章能帮助你对 Linux 文件 I/O 有一个初步的理解和掌握。

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