Linux操作檔案的底層系統呼叫,探究父子程序是否可以共用檔案問題

2023-03-23 22:06:31

1 —— 使用者在shell環境下可操作/可執行的命令
2 —— 系統核心可呼叫的函數與工具
3 —— 一些常用的函數與函數庫，大部分C的函數庫
4 —— 裝置檔案的說明，通常是在 /dev下的裝置
5 —— 組態檔或某些檔案的格式
6 —— 遊戲
7 —— 管理與協定等，例如Linux檔案系統、網路協定等
8 —— 系統管理員可用的命令
9 —— 與Kernel有關的檔案

注意，系統的標頭檔案在Linux中一般存放在/usr/include目錄下；下面包含的一些標頭檔案有的帶了sys，其實是include底下的子目錄中的標頭檔案

open（）——開啟或者建立一個檔案

返回值型別： int——檔案描述符fd，每開啟一個檔案，就會得到一個檔案描述符，這個檔案描述符是整形的，我們通過檔案描述符進行讀寫操作。

失敗：-1
成功：>= 0，即檔案描述符；
mode_t是一個型別別名，實際上就是一個有符號的整數，對open函數而言，僅僅當建立新檔案時才使用第三個引數

flag：開啟標誌

注意： 這些其實都是定義的一些宏，當需要使用到多個引數時，使用按位元或“ | ”構成多個flag引數

也可跟隨下面的方式一起使用：

其他不一一介紹，需要使用時自查。

write（）

返回值：

若成功為已經寫入的位元組數；
若出錯為-1；

注意：計劃寫入的位元組數和函數的返回值不相等時，表示寫入出現了錯誤，可以用來檢驗寫入是否成功；

引數：

fd：寫入檔案的檔案描述符；
buf：存放待寫資料的快取；
count：要求寫入一次資料的位元組數；

注意：

對於普通檔案，寫操作從檔案的當前位移量處開始，若如果在開啟該檔案時，指定了O_APPEND選擇項，則在每次寫操作之前，將檔案位移量設定在檔案的當前結尾處。在一次成功寫之後，該檔案位移量增加實際寫的位元組數。

read（）

返回值 ：讀到的位元組數

若已到檔案尾為0；若出錯為-1；

引數

fd：讀取檔案的檔案描述符；
buf：存放讀取資料的快取；
count：要求讀取一次資料的位元組數；注意返回值是實際讀到的位元組數，二者並不相同；

注意：讀操作從檔案的當前位移量開始，在成功返回之前，該位移量增加實際讀得的位元組數（這個位移量是可以自己設定的）；

close（）

注意：當一個程序終止時，它所開啟的檔案都由核心自動關閉。

注：這些不帶快取的函數都是核心提供的系統呼叫；這正是和我們在C語言中學到的那些IO操作不同的地方，他們不是標準C的組成部分，但是POSIX的組成部分。

標準C對檔案操作時都是通過對FILE的結構體指標進行操作的，而這裡使用的是檔案描述符。

檔案描述符的範圍是0——OPEN MAX，早期的Unix採用的上限為19（即允許每個程序開啟20個檔案），現在很多系統將即增加到63，Linux為1024，具體多少可以在<unistd.h>的標頭檔案中查詢。

檔案描述符與檔案指標

FILE *fdopen(int fd,const char *mode)，將檔案描述符轉為檔案指標；
int fileno(FILE *stream)，將檔案指標轉換為檔案描述符；

lseek函數

功能： 定位一個已開啟的檔案

off_t lseek(int fd,off_t offset,int whence);

fd：已經開啟的檔案描述符；
offset：位移量；
whence：定位的位置，即基準點
SEEK_SET：將該檔案的位移量設定為距檔案開始處offset個位元組；
SEEK_CUR：將該檔案的位移量設定為其當前值加offset，offset可正可負；
SEEK_END：將該檔案的位移量設定為檔案長度加offset，offset可正可負（此時若為正值，就涉及到空洞檔案了，請看下面的講解）；
返回值：**若成功則返回新的檔案位移量（絕對位移量）**若出錯為-1；定位到檔案尾部時，可以返回檔案的大小；
lseek函數也可以用來確定所涉及的檔案是否可以設定位移量，如果檔案描述符所參照的是一個管道或者FIFO，則lseek返回-1，並將errno設定為EPLPE；

空洞檔案範例：

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

//生成空洞檔案
char *buffer = "0123456789";

int main(int argc,char *argv[])
{
	if(argc < 2)
	{
		fprintf(stderr,"-usage:%s [file]n",argv[0]);
		exit(1);
	}

	int fd = open(argv[1],O_WRONLY | O_CREATE | O_TRUNC,0777);
	if(fd < 0)
	{
		perror("open error");
		exit(1);
	}

	size_t size = strlen(buffer) * sizeof(char);
	//將字串寫入到空洞檔案中
	if(write(fd,buffer,size) != size)
	{
		perror("write error");
		exit(1);
	}
	
	//定位到檔案尾部的10個位元組處
	if(lseek(fd,10L;SEERK_END) < 0)
	{
		perror("lseek error");
		exit(1);
	}
	//從檔案尾部的10個位元組處再寫入字串
	if(write(fd,buffer,size) != size)
	{
		perror("write error");
		exit(1);
	}
	close(fd)；
	return 0;
}