文件IO

1. 文件IO：基于系统调用的API函数接口
2. 特点：每一次调用文件IO，系统都会从用户态到内核态之间切换，效率很低
3. 作用：后期学习进程间通信，管道，SOCKET套接字通信，都会用到文件IO

文件描述符

1. 本质上是一个非负整数，类似于标准IO打开文件时的 fp指针
2. 进程执行时默认打开3个文件描述符0（stdin），1（stdout），2（stderr）
3. 文件描述符可以使用ulimit -a查看打开文件个数。使用 ll 查看文件权限
4. 分配原则，按照最小未分配原则，而且每一个终端进程打开文件的个数是有限制的最多是1024个文件

分配过程

标准文件描述符：

• 文件描述符 0：标准输入（stdin）
• 文件描述符 1：标准输出（stdout）
• 文件描述符 2：标准错误（stderr）
• 当您打开一个新文件时，操作系统会查找当前进程中未使用的最小文件描述符，并将其分配给新打开的文件。
• 如果所有文件描述符都已被使用，您将无法打开更多文件，直到关闭某些文件或进程结束。
• 关闭文件：使用 close函数关闭文件时，操作系统会释放该文件描述符，使其可以被后续的文件打开操作重新使用

相关函数

1. open和close

#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>int open(const char *pathname, int flags);int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);功能：打开或者创建文件。参数1：文件的路径和文件名参数2：打开或者创建文件时的语义O_CREAT：创建文件O_RDONLY：只读模式O_WRONLY ：只写模式O_RDWR：读写模式O_EXCL：如果文件存在就报错O_TRUNC：清空文件内容。O_APPEND:追加写的方式以上选项可以按照位或方式组合使用。参数3：可选项如果参数2有O_CREAT或者O_TMPFILE，参数3必须加上创建时的权限，如果没有参数3直接省略。参数3是文件或者文件夹创建时的权限。返回值：成功返回文件描述符，失败返回-1，并置位错误码。文件夹的默认最大权限是775，文件的默认最大权限是664。eg：w：open("./1.txt",O_CREAT|O_TRUNC|O_WRONLY,0664);r：open("./1.txt",O_RDONLY);r+:open("./1.txt",O_RDWR);w+:open("./1.txt",O_CREAT|O_TRUNC|O_RDWR,0664);a:open("./1.txt",O_CREAT|O_APPEND|O_WRONLY,0664);a+:open("./1.txt",O_CREAT|O_APPEND|O_RDWR,0664);还可以有以下使用规则：open("./1.txt",O_CREAT|O_EXCL|O_RDWR,0664);//只创建读写文件，如果文件存在就报错。open("./1.txt",O_CREAT|O_EXCL|O_TRUNC|O_WRONLY,0664);//只写创建，清空打开文件，如果文件存在就报错 int close(int fd);功能：关闭open函数打开的文件描述符。参数：文件描述符（文件句柄）返回值：成功返回0，失败返回-1，并置位错误码。

2. write和read

#include <unistd.h>ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);功能：向fd指向的描述符写入内容，写count个字节参数1：文件描述符参数2：写入的内容参数3：写入的字节数。返回值：成功返回写入的字节个数，如果什么都没写入返回0，失败返回-1，并置位错误码。ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);功能：从fd指向的文件读取count个字节到buf中参数1：文件描述符    参数2：读取的内容参数3：读取的字节数。返回值：成功返回读取的字节数，读取到文件末尾返回0，失败返回-1，并置位错误码。

3. lseek

#include <sys/types.h>#include <unistd.h>off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);功能：移动文件光标参数1：文件描述符参数2：偏移量>0:往后偏移<0:往前偏移=0：不偏移参数3：偏移的起始位置SEEK_SET：从文件的开头开始偏移SEEK_CUR：从当前位置开始偏移SEEK_END：从文件末尾开始偏移返回值：成功返回文件开头到光标之间的字节数，失败返回-1并置位错误码。eg：将光标偏移到文件末尾int len = lseek(fd,0,SEEK_END);     len是文件的总大小。 

4. dup和dup2
   • dup和dup2在赋值（复制）新描述符时新旧描述符都共享光标
   • dup会产生新的描述符遵循最小未分配原则
   • dup2不会产生新的描述符，只会先将新描述符指向的文件关闭，然后重定向新描述符到旧描述符文件

#include <unistd.h>int dup(int oldfd);功能：将文件描述符拷贝一份生成新的描述符，新旧木薯淀粉指向同一个文件，并且共享文件光标。参数：旧的描述符。返回值：成功返回创建的新描述符，失败返回-1，并置位错误码。int dup2(int oldfd, int newfd);功能：将新的描述符重定向给旧的描述符，新的描述符指向的文件会被关闭，然后新旧描述符都指向旧的文件，并且共享文件光标。注意：dup2不会像dup那样产生新描述符并且也不会遵循最小未分配原则。返回值：成功返回原本新描述符，但是新描述符值没有变化（重定向到旧的描述符），失败返回-1并置位错误码。

作业

使用read和write实现拷贝文件，将1.txt内容的前一半和后一半分别拷贝给2.txt和3.txt

#include <myhead.h>int main(int argc, const char *argv[])
{int fd1 = open("./1.txt", O_RDONLY); 	//只读方式打开1.txtif (-1 == fd1){perror("open");return -1;}int fd2 = open("./2.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC); 	//只写方式打开2.txtif (-1 == fd2){perror("open");return -1;}int fd3 = open("./3.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC); 	//只写方式打开3.txtif (-1 == fd3){perror("open");return -1;}int len = lseek(fd1,0,SEEK_END); 	//计算1.txt的长度lseek(fd1,0,SEEK_SET); 				//光标重置char *buff = (char *)malloc(len/2+1); //定义数组用于存储数据int res = read(fd1,buff,len/2); 		//从fd1中读取前一半数据write(fd2,buff,res); 		//写入fd2中bzero(buff,len/2+1); 			//清空数组res = read(fd1,buff,len/2); 		//从fd1中读取后半段数据write(fd3,buff,res); 		//写入fd3中 close(fd1);close(fd2);close(fd3);return 0;
}

运行结果