Unix的文件管理（上）
目录
- 概念
- 文件分类
- 什么是文件描述符
- Unix的文件操作相关函数讲解及使用
- 编写程序实现 cat命令、cp命令
概念
在Unix/linux系统中，几乎所有的一切都可以看作文件,因此，对于文件的操作适用于各种输入输出设备等等，当然目录也可以看作文件。一切皆文件。
开发者仅需要使用一套 API 和开发工具即可调取 Linux 系统中绝大部分的资源
文件的分类
1.普通文件 <--------------> "-"
Linux中最多的一种文件类型, 包括纯文本文件、二进制文件(binary)、数据格式的文件(data)、各种压缩文件。
2.目录文件 <--------------> "d"
目录文件就是目录， 能用 # cd 命令进入的。
3.块设备文件 <--------------> "b"
是存储数据以供系统存取的接口设备，简单而言就是硬盘。
3.块设备文件 <--------------> "b"
4.字符设备文件 <--------------> "c"
即串行端口的接口设备，例如键盘、鼠标等等。
5.套接字文件 <--------------> "s"
这类文件通常用在网络数据连接。可以启动一个程序来监听客户端的要求，客户端就可以通过套接字来进行数据通信。
6.管道文件 <--------------> "p"
是一种特殊的文件类型，它主要的目的是，解决多个程序同时存取一个文件所造成的错误。(FIFO:是first-in-first-out(先进先出)的缩写。)
7.链接文件<--------------> "l"
链接文件类似Windows下面的快捷方式。
文件描述符
文件描述符是内核为了高效管理已被打开的文件所创建的索引，用于指-向被打开的文件，所有执行I/O操作的系统调用都通过文件描述符；文件描述符是一个简单的非负整数，用以表明每个被进程打开的文件。
一个进程可以同时打开的文件描述符个数， 受limits.h中定义的OPEN_MAX宏的限制， POSIX要求不低于16，传统Unix是63，现代Linux是256。
内核缺省为每个进程打开三个文件描述符：
stdin，标准输入，默认设备是键盘，文件编号为0
stdout，标准输出，默认设备是显示器，文件编号为1，也可以重定向到文件
stderr，标准错误，默认设备是显示器，文件编号为2，也可以重定向到文件
查看所有文件打开的文件描述符
ll /proc/进程ID/fd
文件操作函数
open
//需要引用的头文件
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
//API函数 如下
int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
函数功能:
主要用于打开/创建 一个 文件/设备返回值。
参数详解
第一个参数 pathname ：字符串形式的文件路径和文件名。
第二个参数 flags：操作标志 必须包含以下访问模式中的一种：
O_RDONLY - 只读
O_WRONLY - 只写
O_RDWR - 可读可写
三选一的同时可以 | 上如下权限：
O_APPEND - 追加，写入到文件的尾部
O_CREAT - 文件不存在则创建，存在则打开
O_EXCL - 与O_CREAT搭配使用，存在则open失败
O_TRUNC - 文件存在且允许写,则清空文件
第三个参数 mode： 权限 当创建新文件时，需要指定的文件权限, 如： 0644 => rw-r--r--
返回值
- 成功:
返回新的文件描述符。 - 失败返回-1。
creat
//需要引用的头文件
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
//API 如下
int creat(const char *pathname, mode_t mode);
函数功能
用于创建文件，存在则更新，不存在则创建
参数详解
第一个参数 pathname ：字符串形式的文件路径和文件名。
第二个参数 mode：权限 当创建新文件时，需要指定的文件权限, 如： 0644 => rw-r--r-- （open函数也可实现 creat函数）
返回值
- 成功:
返回文件描述符 - 失败
返回-1
close
//需要引入头文件
#include <unistd.h>
//API如下：
int close(int fd);
函数功能
主要用于关闭参数fd指定的文件描述符，也就是让描述符fd不再关联任何一个文件，以便于下次使用 。
参数详解
第一个参数 fd ：准备关闭的文件描述符。
返回值
- 成功：0
- 失败：-1
read
//需要引入头文件
#include <unistd.h>
//API如下：
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
函数功能
表示从指定的文件中读取指定大小的数据
参数详解
第一个参数： fd ：文件描述符(从哪里读)
第二个参数： buf：缓冲区的首地址(存到哪里去)
第三个参数： count：读取的数据大小
返回值
- 成功：
返回读取到的字节数,返回0表示读到文件尾。 - 失败：
返回-1
write
//需要引入头文件
#include <unistd.h>
//API 如下：
ssize_t write(int fd,const void *buf,size_t count);
函数功能
表示将指定的数据写入到指定的文件中
注意：read和write函数一般默认以二进制形式进行读写操作
参数详解
第一个参数：fd：文件描述符(写入到哪里去)
第二个参数：buf：缓冲区的首地址(数据从哪里来)
第三个参数：count：写入的数据大小
返回值
- 成功：
返回写入的数据大小，0表示没有写入。 - 失败：
返回-1
文件位置
每个打开的文件都有一个与其相关的“文件位置”。
文件位置通常是一个非负整数,用以度量从文件头开始计算的字节数。
读写操作都从当前文件位置开始，并根据所读写的字节数，增加文件位置。
打开一个文件时，除非指定了O_APPEND， 否则文件位置一律被设为0。在超越文件尾的文件位置写入数据，将在文件中形成空洞。文件空洞不占用磁盘空间，但被算在文件大小内
lseek
//需要引入头文件
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
API 如下：
off_t lseek(int fd,off_t offset,int whence);
函数功能
主要用于调整文件的读写位置
参数详解
第一个参数：fd：文件描述符(表示在哪个文件中操作)
第二个参数：offset：偏移量(正数表示向后，负数向前)
第三个参数：whence：起始位置(从什么地方开始偏移)
- SEEK_SET - 文件开头位置
- SEEK_CUR - 文件当前位置
- SEEK_END - 文件结尾位置
返回值
- 成功：
返回距离文件开头位置的偏移量。 - 失败：
返回-1
函数结合练习
编写程序实现 cat命令
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <string.h>
int main(int argc,char* argv[]){
if(argc!=2){
printf("cat:参数不对\n");
return -1;
}
int fd=open(argv[1],O_RDONLY);
if(fd==-1){
perror("open");
return -1;
}
char c = 0;
while(1){
int res = read(fd,&c,1);
if(res<=0){
break;
}
printf("%c",c);
memset(buf,0,1024);
}
close(fd);
return 0;
}
编写程序实现 cp命令
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>
int main(int argc,char* argv[]){
if(argc!=3){
printf("cp:命令错误\n");
return -1;
}
int fd1 = open(argv[1],O_RDONLY);
if(fd1==-1){
printf("cp:源文件不存在\n");
return -1;
}
int fd2 = open(argv[2],O_WRONLY|O_TRUNC|O_CREAT,0664);
if(fd2==-1){
printf("cp:目标文件创建失败\n");
close(fd1);
return -1;
}
char buf[4096]={0};
while(1){
int res = read(fd1,buf,4096);
if(res<=0){
break;
}
write(fd2,buf,res);
memset(buf,0,4096);
}
close(fd1);
close(fd2);
return 0;
}
