Linux 文件系统编程之系统调用和标准I/O库

系统调用

访问设备驱动程序的底层函数主要有：
open:打开文件或者设备。
read:从打开的文件或者设备里面读取数据。
write:向文件或者设备写数据。
close:关闭文件或者设备。
open系统调用：
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int open (const char *path, int flags);
int open (const char *path, int flags, mode_t mode);
path表示文件名，flags用来定义准备对打开的文件进行操作的动作。
如果open调用成功，则返回一个新的文件描述符（非负整型）；如果失败，就返回-1。close系统调用：
#include <unistd.h>
int close(int filedes);
成功返回0；出错返回-1；read系统调用：
#include <unistd.h>
ssize_t read(int filedes, const void *buf, size_t nbytes);< publishblog.blogchina.com http:>
将n个字节从文件描述符对应的文件读出放入到buf中。成功则返回实际的读取字节数。write系统调用：
#include <unistd.h>
ssize_t write(int filedes, const void *buf, size_t nbytes);
返回值是实际写入的字节数（可能会小于nbytes）；如果返回值是0，表示没有写入任何数据；如果返回值是-1，表示在write调用中出错了。
将n个字节从buf中写入到文件描述符对应的文件中。

常用标准I/O库文件函数：fopen,fwrite,fread,fclose,fflush,fseek,fgets,getchar,fputs等系列的函数
他们与系统调用的一个主要的区别在于，这是带缓冲的函数，操作的对象不是int型的文件描述符，而是fopen返回的FILE型的文件指针（*fp）.对应的标准输入，输出，出错为stdin,stdout,stderr文件指针。
我把这些函数的用法全都写在这里：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <time.h>#define SIZE  1024// fopen
int main0()
{FILE* fp = fopen ("abc", "ab+");if (NULL == fp){perror ("fopen");return -1;}printf ("打开文件成功\n");return 0;
}// fread
int main1()
{FILE* fp = fopen ("BTree.c", "ab+");if (NULL == fp){perror ("fopen");return -1;}char buf[SIZE] = {0};// feof 判断是否读到文件结尾，如果读到文件结尾，它返回一个非0 的值int ret;while (ret = fread (buf, sizeof(char), SIZE-1, fp)){buf[ret*sizeof(char)] = '\0';printf ("%s\n", buf);}if (0 == ret && !feof(fp)){perror ("fread");return -1;}printf ("文件读取结束\n");return 0;
}// fwrite
int main2()
{FILE* fp = fopen ("1.ppt", "ab+");if (NULL == fp){perror ("fopen");return -1;}FILE* fp1 = fopen ("2.ppt", "ab+");if (NULL == fp1){perror ("fopen");return -1;}char buf[SIZE] = {0};// feof判断是否读到文件结尾，如果读到文件结尾，它返回一个非0 的值int ret;while (ret = fread (buf, sizeof(char), SIZE, fp)){fwrite (buf, sizeof(char), ret, fp1);}if (0 == ret && !feof(fp)){perror ("fread");return -1;}printf ("文件读取结束\n");fclose (fp);fclose (fp1);return 0;
}// fgetc
int main3()
{FILE* fp = fopen ("1.ppt", "ab+");if (NULL == fp){perror ("fopen");return -1;}FILE* fp1 = fopen ("2.ppt", "ab+");if (NULL == fp1){perror ("fopen");return -1;}char buf[SIZE] = {0};// feof 判断是否读到文件结尾，如果读到文件结尾，它返回一个非0 的值int ret;while(1){int  c = fgetc (fp);if (EOF == c){break;}fputc (c, fp1);}fclose (fp);fclose (fp1);return 0;
}// 数据获取
/***************************************************************/
typedef struct student
{int id;char name[20];
}STU;void write_data(STU* a, int len)
{FILE* fp = fopen ("student", "ab+");if (NULL == fp){perror ("fopen");return;}   // 要写入个数fwrite (&len, sizeof(int), 1, fp);int i;for (i = 0; i < len; i++){// 写入数据长度len = sizeof(a[i]);     fwrite (&len, sizeof(int), 1, fp);// 写入数据fwrite (&a[i], sizeof(STU), 1, fp);}fclose (fp);
}// 读取数据
void read_data()
{FILE* fp = fopen ("student", "ab+");if (NULL == fp){perror ("fopen");return;}// 读记录的个数int count;fread (&count, sizeof(int), 1, fp);printf ("记录个数是:%d\n", count);int i;STU tmp;for (i = 0; i < count; i++){int len;fread (&len, sizeof(int), 1, fp);// 读取数据fread (&tmp, len, 1, fp);printf ("id = %d, name = %s\n", tmp.id, tmp.name);}fclose (fp);
}int main4()
{int i;STU a[20];for (i = 0; i < 20; i++){a[i].id = i;                sprintf (a[i].name, "zhang%d", i);}int len = sizeof(a)/sizeof(a[0]);   // 写数据write_data(a, len);// 读数据read_data();return 0;
}
/***************************************************************/// open
int main5()
{close(1);// 打开一个文件int fd = open ("test.txt", O_RDWR | O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR |   S_IXUSR);// int fd = open("test.txt", O_RDONLY);if (-1 == fd){printf ("打开文件失败\n");perror ("open");printf ("%s\n", strerror(errno));          }printf ("fd = %d\n", fd);printf ("asdadsafsfkj\n", fd);printf ("asdadsafsfkj\n", fd);printf ("asdadsafsfkj\n", fd);printf ("asdadsafsfkj\n", fd);printf ("asdadsafsfkj\n", fd);printf ("asdadsafsfkj\n", fd);printf ("asdadsafsfkj\n", fd);// fflush(stdout);close(fd);return 0;}// read
/***************************************************************/
int main6()
{int fd = open ("BTree.c", O_RDONLY, 0777);if (-1 == fd){perror ("open");return -1;}// 缓冲区  char buf[SIZE] = {0};ssize_t ret = read (fd, buf, SIZE-1);if (-1 == ret){perror ("read");}// 返回值为0 代表读到文件结尾if (0 == ret){printf ("文件读取结束\n");}printf ("len = %d\n", strlen(buf));printf ("读到%d字节：%s\n", ret, buf);return 0;
}// 缓冲区覆盖问题
int main7()
{int fd = open ("BTree.c", O_RDONLY, 0777);if (-1 == fd){perror ("open");return -1;}char buf[SIZE] = {0};while(1){ssize_t ret = read (fd, buf, SIZE-1);if (-1 == ret){perror ("read");}// 返回值为0 代表读到文件结尾if (0 == ret){printf ("文件读取结束\n");break;}// printf ("len = %d\n", strlen(buf));// printf ("读到%d 字节： %s\n", ret, buf);printf ("%s", buf);}return 0;
}// 读取数据之前清空缓冲区
int main8()
{int fd = open ("BTree.c", O_RDONLY, 0777);if (-1 == fd){perror ("open");return -1;}char buf[SIZE] = {0};while(1){memset (buf, 0, SIZE);          // 清空缓冲区ssize_t ret = read (fd, buf, SIZE-1);if (-1 == ret){perror ("read");}if (0 == ret){printf ("文件读取结束\n");break;}printf ("%s", buf); }return 0;
}// 每次读完数据之后讲下一个字节置为'\0';
int main9()
{int fd = open ("BTree.c", O_RDONLY, 0777);if (-1 == fd){perror ("open");return -1;}char buf[SIZE] = {0};while(1){ssize_t ret = read (fd, buf, SIZE-1);if (-1 == ret){perror ("read");}if (0 == ret){printf ("文件读取结束\n");break;}buf[ret] = '\0';printf ("%s", buf);}return 0;
}// 读一个完整的大数据
int main10()
{int fd = open ("BTree.c", O_RDONLY, 0777);if (-1 == fd){perror ("open");return -1;}char buf[SIZE] = {0};char* p = buf;int count = SIZE - 1;               // 每次要读的数据个数ssize_t ret =0;while (ret = read (fd, p, count)){// 出错if (-1 == ret){if (errno == EAGAIN || errno == EINTR){continue;}break;}printf ("sfjsfsjfs\n");// 读完if (ret == count){break;}count -= ret;                   // 下一次要读的数据p += ret;}printf ("len = %d\n", strlen(buf));// printf ("%s\n", buf);return 0;
}
/***************************************************************/// write
int main11()
{int fd = open ("abc", O_WRONLY|O_CREAT, 0777);if (-1 == fd){perror ("open");return -1;}char buf[SIZE] = {0};while(1){fgets (buf, SIZE, stdin);if (0 == strncmp ("end", buf, 3)){break;}ssize_t ret = write (fd, buf, strlen(buf));if (-1 == ret){perror ("write");}printf ("要写的字节数：%d，实际写的字节数：%d\n", SIZE, ret);}close(fd);return 0;
}// 文件复制
int main12()
{// 打开要读的文件int fd1 = open ("1.ppt", O_RDONLY);if (-1 == fd1){perror ("open fd1");return -1;}int fd2 = open ("2.ppt", O_WRONLY|O_CREAT, 0777);if (-1 == fd2){perror ("open fd2");return -1;}int ret = 0;char buf[SIZE] = {0};while (ret = read (fd1, buf, SIZE)){if (-1 == ret){perror("read");break;}write (fd2, buf, ret);}printf ("文件复制完成\n");close (fd1);close (fd2);return 0;
}// lseek
int main13()
{// 打开要读的文件int fd = open ("abc2", O_RDWR|O_CREAT, 0777);if (-1 == fd){perror ("open fd1");return -1;}// 设置这个文件的偏移指针lseek (fd, 20, SEEK_SET);char* buf = "hello";write (fd, buf, strlen(buf));close (fd);return 0;
}// 创建一个大文件
int main14()
{// 打开要读的文件int fd = open ("big", O_RDWR|O_CREAT, 0777);if (-1 == fd){perror ("open fd1");return -1;}// 设置这个文件的偏移指针到1G处lseek (fd, 1024*1024*1024, SEEK_SET);char* buf = "hello";    write (fd, "a", 1);close (fd);return 0;
}// printf缓冲
int main15()
{while(1){printf ("a");usleep (2000);}return 0;
}// 文件偏移指针测试1
int main16()
{// 打开要读的文件int fd = open ("big", O_RDWR|O_CREAT, 0777);if (-1 == fd){perror("open fd1");return -1;}printf ("%d\n", fd);// 设置这个文件的偏移指针到1G处lseek (fd, 20, SEEK_SET);printf ("等待2些数据\n");getchar();char* buf = "hello";write (fd, "a", 1);getchar();close (fd);return 0;
}// 文件偏移指针测试2
int main17()
{// 打开要读的文件int fd1 = open ("abc", O_RDWR|O_CREAT, 0777);if (-1 == fd1){perror ("open fd1");return -1;}printf ("abc fd = %d\n", fd1);int fd = open ("big", O_RDWR|O_CREAT, 0777);if (-1 == fd){perror ("open fd");return -1;}printf ("bif fd = %d\n", fd);// 设置这个文件的偏移指针到 1G处lseek (fd, 10, SEEK_SET);char *buf = "12345";write (fd, buf, strlen(buf));getchar();close (fd);return 0;
}/***************************************************************/
// 随机分组
// 函数功能：互换
void swap (int* a, int i, int j)
{int tmp = a[i];a[i]    = a[j];a[j]    = tmp;
}
// 函数功能：打印
void printA (int* a, int len)
{int i;for (i = 0; i < len; i++){if (0 == i % 4){printf ("\n");}printf ("%4d", a[len-i-1]);}putchar ('\n');
}int main18()
{srand ((unsigned int)time(NULL));int a[40];int i;int len = 40;for (i = 0; i < 40; i++){a[i] = i;}for (i = len-1; i > 0; i--){int index = rand() % (i+1);    // 获取随机数swap (a, index, i);            // 将获得的数和最后一个互换}printA (a, len);return 0;
}
/***************************************************************/

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