2019 November 04 Linux开发

Linux基础-Linux系统函数

linux下应用层的系统I/O函数

  1. man文档使用

     man man :打开man文档目录
 man 3 printf： 查找man文档第3章中的printf函数
 man 2 open：查看man文档第2张的open函数
    1. 查看man文档时会看到很多的陌生数据类型，比如：size_t
    2. 因为man文档是nuix下面的，unix早于C语言，unix用C语言重写之前就有自己的数据类型。所以那些陌生类型就是Unix的数据类型，但是他跟C语言的基本数据类型本质一样。比如size_t就是int

  2. open函数

     //文件已经存在
 int open(const char *pathname, int flags);
 //文件不存在
 int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
    1. pathname :要打开的文件路径

    2. flags：要打开的方式

       The  argument  flags  must  include  one of the following access modes:
 O_RDONLY, O_WRONLY, or O_RDWR.  
 The  file  creation  flags  are O_CLOEXEC,O_CREAT,O_DIRECTORY,O_EXCL,O_NOCTTY,  O_NOFOLLOW,  O_TMPFILE, and O_TRUNC.
    3. mode:这个调用方式是用于文件不存在调用方式
      1. 给创建文件制定访问权限

    4. 返回值：

       //返回一个新的文件描述符。或者-1，如果为-1就是错误发生（在这种情况下，有个全局变量errno就会被赋值。可以通过errno的值来判别错误的具体原因）
 open(), openat(), and creat() return the new file descriptor, or -1  if
 an error occurred (in which case, errno is set appropriately).
    5. errno是linux系统的全局变量，专门用于标记错误类型。
      1. 通过void perror(const char *s)函数来获取到errno的具体错误内容
      2. 使用perror函数时，会先读取errno的值，然后就会把错误原因输出到标准设备（stderr）
      3. 参数s所指的字符串会先打印出，后面再加上错误原因字符串
      4. 错误原因依照全局变量errno的值来决定要输出的字符串
      5. errno的声明在errno.h头文件中：vi /usr/include/errno.h

    6. open函数的使用

       #include<sys/types.h>
 #include<sys/stat.h>
 #include<fcntl.h>
 #include<unistd.h>
 #include<stdlib.h>
 #include<stdio.h>
           
 int main()
 {
      int fd;
      //打开一个已经存在的文件
      //2K(shift+k)跳转到man文档中open函数
      fd = open("add.c",O_RDWR);
      if(fd==-1)
      {
              perror("open file");
              exit(1);
      }
      //打开一个不存在的文件
      fd = open("hello",O_RDWR | O_CREAT,0777);
      if(fd==-1)
      {
              perror("open file");
              exit(1);
      }
      printf("fd=%d",fd);
      //
      int ret = close(fd);
      printf("ret = %d",ret);
      if(ret=-1)
      {
              perror("close file");
      }
      return 0;
 }
  3. read和write函数

    1. 查看man文档:man 2 read

       //锁需要包含的头文件
 #include <unistd.h>
 //ssize_t 有符号整型
 ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
      1. fd:文件描述符
      2. buf:需要用户提供的缓冲区
      3. 每次读数据用多大的buf

      4. 返回值:

         -1:读取失败了
 0: 文件读完了
 >0: 读取的字节数
      5. 同理文件读取的错误信息,会赋值给errno

    2. 查看man文档:man 2 write

       #include <unistd.h>
 ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
      1. 将buf中的内容写到磁盘上

    3. 查看man文档:man 2 lseek

       #include <sys/types.h>
 #include <unistd.h>
 off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
      1. 作用:移动文件指针,获取文件长度
      2. offset:文件指针的偏移量

    4. 读取代码示例：(将一个文件的内容读取出来，然后写到一个新的文件中)

       #include<stdio.h>
 #include<stdlib.h>
 #include<sys/types.h>
 #include<sys/stat.h>
 #include<fcntl.h>
 #include<unistd.h>
         
 int main()
 {
  // 打开一个已经存在的文件
  int fd = open("english.txt",O_RDONLY);
  if(fd == -1)
  {
          perror("openfile");
          exit(1);
  }
  //创建一个新的文件 ----写操作
 int fd1 = open("newenglisht.txt",O_CREAT | O_WRONLY,0664);
 if(fd1 == -1)
 {
        perror("opennewfile");
         exit(1);
 }
  //读文件
 //手动定义缓冲区，缓冲区读完，刷新
 char buf[2048] = {0};
 //count= 0;文件读取完了，cont = -1 读取错误，count>0文件读取的字节数
 int count = read(fd,buf,sizeof(buf));
            
 if(count  == -1)
 {
         perror("read error");
         exit(1);
 }
            
 while(count)
 {
         //将读出的数据写入新的文件中
         int ret = write(fd1,buf,count);
        printf("write bytes %d \n",ret);
         count = read(fd,buf,sizeof(buf));
  }
   //关闭文件
   close(fd);
   close(fd1);
   return 0;
 }
  4. lseek函数
    1. 作用：
      1. 获取文件大小
      2. 移动文件指针
      3. 文件拓展

    2. 使用：

       #include<stdio.h>
 #include<stdlib.h>
 #include<sys/types.h>
 #include<sys/stat.h>
 #include<fcntl.h>
 #include<unistd.h>
        
 int main()
 {
     int fd = open("aa",O_RDWR);
     if(fd == -1)
     {
         perror("open");
         exit(1);
     }
     //获取文件长度
     int ret = lseek(fd,0,SEEK_END);
     printf("file len = %d \n",ret);
            
     //文件拓展:把一个文件拓展成更大的文件。
     //从文件最后拓展2000byte
     int ret2 = lseek(fd,2000,SEEK_END);
     printf("return value %d \n",ret2);
     //实现文件拓展，必须在最后作一次写的操作
             
     write(fd,"a",1);
             
     close(fd);
     return 0;
 }

linux下的文件操作函数

linux的文件操作系统函数都有对应的命令，比如：stat函数对应stat命令‘

stat函数

  1. 作用：获取文件的属性信息，对应命令：stat

  2. 举例：命令使用stat english.txt

     文件：english.txt
 大小：95        	块：8          IO 块：4096   普通文件
 设备：802h/2050d	Inode：921171      硬链接：1
 权限：(0644/-rw-r--r--)  Uid：( 1000/coderzhong)   Gid：( 1000/coderzhong)
 最近访问：2019-11-04 11:04:19.947951850 +0800
 最近更改：2019-11-04 10:37:57.979086559 +0800
 最近改动：2019-11-04 10:37:57.979086559 +0800
 创建时间：-
    1. 列出文件的属性信息
    2. Inode：对于操作系统来说，它对文件名不感兴趣，只对Inode感兴趣，每个文件都对应一个Inode号，操作系统通过这个Inode号找到对应的磁盘位置

  3. 查看man 2 stat

     //依赖的头文件
 #include <sys/types.h>
 #include <sys/stat.h>
 #include <unistd.h>
    
 //函数声明
 int stat(const char *pathname, struct stat *statbuf);
 int fstat(int fd, struct stat *statbuf);
 int lstat(const char *pathname, struct stat *statbuf);
    1. stat参数说明：
      1. pathname：文件的路径
      2. statbuf：stat类型的结构体指针

    2. stat结构体：

       struct stat {
     dev_t         st_dev;       //文件的设备编号
     ino_t         st_ino;       //节点
     mode_t        st_mode;      //文件的类型和存取的权限(重点！！！)
     nlink_t       st_nlink;     //连到该文件的硬连接数目，刚建立的文件值为1
     uid_t         st_uid;       //用户ID
     gid_t         st_gid;       //组ID
     dev_t         st_rdev;      //(设备类型)若此文件为设备文件，则为其设备编号
     off_t         st_size;      //文件字节数(文件大小)
     blksize_t     st_blksize;   //块大小(文件系统的I/O 缓冲区大小)
     blkcnt_t      st_blocks;    //块数
     time_t        st_atime;     //最后一次访问时间
     time_t        st_mtime;     //最后一次修改时间
     time_t        st_ctime;     //最后一次改变时间(指属性)
 };
    3. st_mode
      1. 改变量占2个字节，16位

      2. 采用位域存储技术来存储信息

        图4

        1. 其他人权限（0-2 bit）

           S_IROTH 00004 读权限   二进制：100
 S_IWOTH 00002 写权限   二进制: 010
 S_IXOTH 00001 执行权限  二进制：001
 掩码：S_IRWXO    00007  过滤 st_mode中除其他人权限以外的信息
 本质就是让st_mode与111相与，获取后3位的值

        2. 所属组权限（3-5 bit）

           S_IRGRP 00040 读权限  二进制；100000
 S_IWGRP 00020 写权限  二进制：010000
 S_IXGRP 00010 执行权限 二进制：001000
 掩码：S_IRWXG 00070 过滤 st_mode中除所属组权限以外的信息
 对应二进制：111000

        3. 文件所有者权限（6-8 bit）

          S_IRUSR 00400 读权限
S_IWUSR 00200 写权限
S_IXUSR 00100 执行权限
掩码：S_IRWXU 00700 过滤 st_mode中除文件所有者权限以外的信息

        4. 特殊权限位（9-11 bit）

           S_ISUID 0004000 设置用户ID
 S_ISGID 0002000 设置组ID
 S_ISVTX 0001000 黏住位
                
 很少用

        5. 文件类型（12-15 bit）

           S_IFSOCK 0140000 套接字
 S_IFLNK 0120000 符号链接（软链接）
 S_IFREG 0100000 普通文件
 S_IFBLK 0060000 块设备
 S_IFDIR 0040000 目录
 S_IFCHR 0020000 字符设备
 S_IFIFO 0010000 管道
 掩码：S_IFMT 0170000 过滤 st_mode中除文件类型以外的信息
 if(S_IFMT & st_mode == S_IFSOCK)

  4. 使用：

     #include<sys/types.h>
 #include<sys/stat.h>
 #include<unistd.h>
 #include<stdio.h>
 #include<stdlib.h>
     
 int main(int argc,char *argv[])
 {
      struct stat st;
      int ret = stat("english.txt",&st);
      if(ret == -1)
      {
              perror("stat");
              exit(1);
      }
      //获取文件的大小
      int size =(int) st.st_size;
      printf("file size = %d \n",size);
     
      //查看文件的类型
      if((st.st_mode & S_IFMT) == S_IFREG)
      {
              printf("这个文件是一个普通文件\n");
       }
     //所有者对文件的操作权限
     if(st.st_mode & S_IRUSR)
      {
               printf("----r\n");
      }
        
     if(st.st_mode & S_IWUSR)
      {
               printf("----w\n");
      }
     if(st.st_mode & S_IXUSR)
      {
               printf("----x\n");
      }
        
     return 0;
 }
    1. 编译： gcc stat.c -o stat
    2. 运行： ./stat

    3. 打印：

       file size = 95 
 这个文件是一个普通文件
 ----r
 ----w
  5. lstat与stat的区别
    1. 区别在于读链接文件（快捷方式，ln-s创建出来的）时候
    2. 比如：终端输入ln -s english.txt s.s
    3. 这样会创建一个english.txt文件的快捷方式s.s

    4. 将上面的代码读取文件english.txt换成s.s，然后执行

       file size = 95 
 这个文件是一个普通文件
 ----r
 ----w
      1. 这应该是一个链接文件
      2. 文件大小也不对

    5. 将上面的读取方式由stat换成lstat则

       file size = 11 
 ----r
 ----w
 ----x
      1. 这里没有打印“普通文件”，说明不是普通文件
      2. 大小也变化了
    6. 总结:
      1. stat 在读链接文件时，实际上读的是链接文件指向的实际文件的属性
      2. lstat 读取链接文件时，读取的就是链接文件的属性。
  6. fstat函数
    1. 第一个参数是文件描述符fd
    2. 用于获取有文件描述符fd的文件属性
    3. 比如用open函数打开一个文件，那么就可以用这个返回的文件描述符fd，来查看文件的属性

其他函数

  1. access函数
    1. 作用：测试文件有哪些权限
    2. 原型：int access(const char *pathname, int mode);
    3. 参数：
      1. pathname ： 文件名
      2. mode： 权限类别
        1. R_OK 是否有读权限
        2. W_OK 是否有写权限
        3. X_OK 是否有执行权限
        4. F_OK 测试一个文件是否存在
    4. 返回值
      1. 0 ： 所有欲查核的权限都通过了检查
      2. -1 ：有权限被禁止
  2. 其他函数：chmode、chown、truncate、link、symlink、readlink、unlink

linux下的目录操作函数

rename ：重命名
chdir：修改当前进程的路径
getcwd：获取当前进程工作目录
mkdir：创建目录
rmdir：删除一个目录
opendir：打开目录
readdir：读目录
closedir：关闭目录

dup和dup2函数

  1. 作用： 复制现有的文件描述符

  2. man dup

     #include <unistd.h>
    
 int dup(int oldfd); //返回的是文件描述符表中没有被占用的最小的文件描述符
 oldfd：要复制的文件描述符
 返回值：新的文件描述符
 dup调用成功：有2个文件描述符指向同一个文件
    
 int dup2(int oldfd, int newfd); 
 newfd分2种情况
     1. newfd已经指向了一个文件（文件描述符的重定向）
         1. 首先要断开close与原来文件的连接
         2. newfd指向oldfd指向的文件
         3. 注意：如果old和new指向了同一个文件，那么不需要close，直接返回
     2. newfd没有指向一个文件
         1. newfd指向oldfd指向的文件

  3. 代码举例：

     #include<string.h>
 #include<stdio.h>
 #include<stdlib.h>
 #include<sys/types.h>
 #include<sys/stat.h>
 #include<unistd.h>
 #include<fcntl.h>
     
 int main(void)
 {
      //打开一个文件temp，如果不存在就创建一个。
      int fd = open("temp",O_RDWR | O_CREAT,0664);
      if(fd==-1)
      {
              perror("open");
              exit(1);
      }
      //复制文件描述符
      int fd2 = dup(fd);
      //int fd2 = fcntl(fd,F_DUPFD);
      //写文件
      char* p = "让编程改变世界";
      write(fd2,p,strlen(p));
      close(fd2);
    
      char buf[1024];
      //将文件指针移动到文件头部
      lseek(fd,0,SEEK_SET);
      read(fd,buf,sizeof(buf));
      printf("buf = %s \n",buf);
      close(fd);
 }

fcntl函数

  1. 作用： 改变已经打开的文件的属性。根据文件描述符来操作文件的状态

  2. 函数原型

     #include <fcntl.h>
 int fcntl（int fd, int cmd）；
 int fcntl（int fd, int cmd, long arg）；
 int fcntl（int fd, int cmd, struct flock *lock）；
  3. 使用

    1. 复制一个已有的文件描述符

       int fcntl（fd, F_DUPFD）；

    2. 获取、设置文件状态标志

      1. open的flags参数

      2. 获取文件状态标识

         int flag = fcntl(fd,F_GETFL);

      3. 设置文件状态标识

         flag = flag | O_APPEND;
 fcntl(fd,F_SETFL,flag);
      4. 可以更改的几个标识：O_APPEND、O_NONBLOCK(常用)

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