Linux下的文件類型簡述

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1、文件分類

1、linux 中對目錄和設(shè)備的操作都是文件操作， 文件分為普通文件， 目錄文件， 鏈接文件和設(shè)備文件。
2、普通文件： 也稱磁盤文件， 并且能夠進(jìn)行隨機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(能夠自由 seek
定位到某一個位置)；
3、管道： 是一個從一端發(fā)送數(shù)據(jù)， 另一端接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)通道；
4、目錄： 也稱為目錄文件， 它包含了保存在目錄中文件列表的簡單文件。
5、設(shè)備： 該類型的文件提供了大多數(shù)物理設(shè)備的接口。 它又分為兩種類型：字符型設(shè)備和塊設(shè)備。 字符型設(shè)備一次只能讀出和寫入一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，包括調(diào)制解調(diào)器、 終端、 打印機(jī)、 聲卡以及鼠標(biāo)； 塊設(shè)備必須以一定大小的塊來讀出或者寫入數(shù)據(jù)， 塊設(shè)備包括 CD-ROM、 RAM 驅(qū)動器和磁盤驅(qū)動器等， 一般而言， 字符設(shè)備用于傳輸數(shù)據(jù)， 塊設(shè)備用于存儲數(shù)據(jù)。
6、鏈接： 類似于 Windows 的快捷方式和 Linux 里的別名， 指包含到達(dá)另一個文件路徑的文件。
7、套接字： 在 Linux 中,套接字也可以當(dāng)作文件來進(jìn)行處理。

2、標(biāo)準(zhǔn) I/O 文件操作（基于文件指針帶有緩沖區(qū)的）

**1. 文件的創(chuàng)建， 打開與關(guān)閉**#include <stdio.h> //頭文件包含 FILE *fopen(const char *path,const char *mode); //文件名 模式 int fclose(FILE *stream);fopen 以 mode 的方式打開或創(chuàng)建文件， 如果成功， 將返回一個文件指針， 失敗則返回 NULL. fopen 創(chuàng)建的文件的訪問權(quán)限將以 0666 與當(dāng)前的 umask 結(jié)合來確定。

Linux 系統(tǒng)中,mode 里面的’b’(二進(jìn)制)可以去掉， 但是為了保持與其他系統(tǒng)的兼容性， 建議不要去掉。
ab 和 a+b 為追加模式，這兩種模式寫數(shù)據(jù)時都將是在文件末尾添加， 所以比較適合于多進(jìn)程寫同一個文件的情況下保證數(shù)據(jù)的完整性。
2. 讀寫文件

數(shù)據(jù)塊讀寫：

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#include <stdio.h> size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream); size_t fwrite(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

fread 從文件流 stream 中讀取 nmemb 個元素， 寫到 ptr 指向的內(nèi)存中， 每個元素的大小為 size 個字節(jié)。
fwrite 從 ptr 指向的內(nèi)存中讀取 nmemb 個元素， 寫到文件流 stream 中， 每個元素 size 個字節(jié)。所有的文件讀寫函數(shù)都從文件的當(dāng)前讀寫點(diǎn)開始讀寫， 讀寫完以后， 當(dāng)前讀寫點(diǎn)自動往后移動size*nmemb 個字節(jié)。
整塊 copy， 速度較快， 但是是二進(jìn)制操作。

格式化讀寫

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printf、scanf、 int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...); 重點(diǎn) sprintf(buf,”the string is;%s”,str); 重點(diǎn) int sscanf(char *str, const char *format, …); 重點(diǎn)fprintf 將格式化后的字符串寫入到文件流 stream 中 sprintf 將格式化后的字符串寫入到字符串 str 中

單個字符讀寫

#include <stdio.h> int fgetc(FILE *stream); int fputc(int c, FILE *stream); int getc(FILE *stream); ? 等同于 fgetc(FILE* stream) int putc(int c, FILE *stream); ? 等同于 fputc(int c, FILE* stream) int getchar(void); ? 等同于 fgetc(stdin); int putchar(int c); ? 等同于 fputc(int c, stdout);

字符串讀寫：

char *fgets(char *s, int size, FILE *stream); int fputs(const char *s, FILE *stream); int puts(const char *s); ? 等同于 fputs(const char *s,stdout); char *gets(char *s); ? 等同于 fgets(const char *s, int size, stdin);

文件定位：
文件定位指讀取或設(shè)置文件當(dāng)前讀寫點(diǎn)， 所有的通過文件指針讀寫數(shù)據(jù)的
函數(shù)， 都是從文件的當(dāng)前讀寫點(diǎn)讀寫數(shù)據(jù)的。

#include <stdio.h> int feof(FILE * stream); //通常的用法為 while(!feof(fp)) int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);//設(shè)置當(dāng)前讀寫點(diǎn)到偏移 whence 長度為 offset 處 long ftell(FILE *stream); //用來獲得文件流當(dāng)前的讀寫位置 void rewind(FILE *stream); //把文件流的讀寫位置移至文件開頭 ?fseek(fp, 0, SEEK_SET); feof 判斷是否到達(dá)文件末尾的下一個（ 注意到達(dá)文件末尾之后還會做一次） fseek 設(shè)置當(dāng)前讀寫點(diǎn)到偏移 whence 長度為 offset 處， whence 可以是： SEEK_SET (文件開頭 ?0) SEEK_CUR (文件當(dāng)前位置 ?1) SEEK_END (文件末尾 ?2) ftell 獲取當(dāng)前的讀寫點(diǎn) rewind 將文件當(dāng)前讀寫點(diǎn)移動到文件頭

3. 目錄相關(guān)操作

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改變目錄或文件的訪問權(quán)限#include <sys/stat.h> int chmod(const char* path, mode_t mode);//mode 形如： 0777 path 參數(shù)指定的文件被修改為具有 mode 參數(shù)給出的訪問權(quán)限。獲取、 改變當(dāng)前目錄：#include <unistd.h> //頭文件 char *getcwd(char *buf, size_t size); //獲取當(dāng)前目錄， 相當(dāng)于 pwd 命令 int chdir(const char *path); //修改當(dāng)前目錄， 即切換目錄， 相當(dāng)于 cd 命令getcwd()函數(shù)，倘若參數(shù) buf 為 NULL， getcwd()會依 參數(shù) size 的大小自動配置內(nèi)存(使用 malloc())， 如果參數(shù) size 也為 0， 則 getcwd()會依工作目錄絕對路徑的字符串程度來決定所配置的內(nèi)存大小 chdir()函數(shù)： 用來將當(dāng)前的工作目錄改變成以參數(shù) path 所指的目錄創(chuàng)建和刪除目錄： #include <sys/stat.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> int mkdir(const char *pathname, mode_t mode); //創(chuàng)建目錄,mode 是目錄權(quán)限 int rmdir(const char *pathname); //刪除目錄 也可用#include <unistd.h> int unlink(const char *pathname); 來刪除硬連接數(shù)獲取目錄信息#include <sys/types.h> #include <dirent.h> DIR *opendir(const char *name); //打開一個目錄 struct dirent *readdir(DIR *dir); //讀取目錄的一項(xiàng)信息， 并返回該項(xiàng)信息的結(jié)構(gòu)體指針 void rewinddir(DIR *dir); //重新定位到目錄文件的頭部 void seekdir(DIR *dir,off_t offset);//用來設(shè)置目錄流目前的讀取位置 off_t telldir(DIR *dir); //返回目錄流當(dāng)前的讀取位置 int closedir(DIR *dir); //關(guān)閉目錄文件#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <unistd.h> int stat(const char *pathname, struct stat *buf); 獲取文件狀態(tài)讀取目錄信息的步驟為：1. 用 opendir 函數(shù)打開目錄；2. 使用 readdir 函數(shù)迭代讀取目錄的內(nèi)容， 如果已經(jīng)讀取到目錄末尾， 又想重新開始讀， 則可以使用 rewinddir 函數(shù)將文件指針重新定位到目錄文件的起始位置；3. 用 closedir 函數(shù)關(guān)閉目錄1、opendir()用來打開參數(shù) name 指定的目錄， 并返回 DIR*形態(tài)的目錄流 2、readdir()函數(shù)用來讀取目錄的信息， 并返回一個結(jié)構(gòu)體指針， 該指針保存了目錄的相關(guān)信息。 有錯誤發(fā)生或者讀取到目錄文件尾則返回 NULL； 3、seekdir()函數(shù)用來設(shè)置目錄流目前的讀取位置， 再調(diào)用 readdir()函數(shù)時， 便可以從此新位置開始讀取。 參數(shù) offset 代表距離目錄文件開頭的偏移量。 4、telldir()函數(shù)用來返回目錄流當(dāng)前的讀取位置。接下來看一下相關(guān)結(jié)構(gòu)體的內(nèi)容： 1、目錄信息結(jié)構(gòu)體： struct dirent {ino_t d_ino; /* inode number（ 此目錄進(jìn)入點(diǎn)的 inode） */off_t d_off; /* offset to the next dirent（ 目錄開頭到進(jìn)入點(diǎn)的位移 */unsigned short d_reclen; /* length of this record（ 目錄名的長度） */unsigned char d_type; /* type of file（ 所指的文件類型） */char d_name[256]; /* filename（ 文件名） */ }; 2、文件狀態(tài)及相關(guān)信息結(jié)構(gòu)體： struct stat {dev_t st_dev; /*如果是設(shè)備， 返回設(shè)備表述符， 否則為 0*/ino_t st_ino; /* i 節(jié)點(diǎn)號 */mode_t st_mode; /* 文件類型 */nlink_t st_nlink; /* 鏈接數(shù) */uid_t st_uid; /* 屬主 ID */gid_t st_gid; /* 組 ID */dev_t st_rdev; /* 設(shè)備類型*/off_t st_size; /* 文件大小， 字節(jié)表示 */blksize_t st_blksize; /* 塊大小*/blkcnt_t st_blocks; /* 塊數(shù) */time_t st_atime; /* 最后訪問時間*/time_t st_mtime; /* 最后修改時間*/time_t st_ctime; /* 最后權(quán)限修改時間 */ };接下來舉一個實(shí)例： 以樹形結(jié)構(gòu)的形式輸出指定目錄下面的所有文件 #include <unistd.h> #include <stdio.h> #include <dirent.h> #include <string.h> #include <sys/stat.h> #include <stdlib.h> void printdir(char *dir, int depth) {DIR *dp = opendir(dir);if(NULL == dp){fprintf(stderr,"cannot open directory: %s\n", dir);return;} chdir(dir);struct dirent *entry;struct stat statbuf;while((entry = readdir(dp)) != NULL){stat(entry->d_name,&statbuf);if(S_ISDIR(statbuf.st_mode)){if(strcmp(".",entry->d_name) == 0 || strcmp("..",entry->d_name) == 0)continue;printf("%*s%s/\n",depth,"",entry->d_name);printdir(entry->d_name,depth+4);}elseprintf("%*s%s\n",depth,"",entry->d_name);//printf(“%*s” ,4,” *” ); 該函數(shù)表示輸出“___*” ,前面輸出 3 個空格。//如果是 printf(“%*s” ,4,“**” );則表示輸出“__**” ， 前面輸出 2 個空格。} chdir("..");closedir(dp); }int main(int argc, char* argv[]) {char *topdir, pwd[2]=".";if (argc < 2)topdir=pwd;elsetopdir=argv[1];printf("Directory scan of %s\n",topdir);printdir(topdir,0);printf("done.\n");exit(0); }

4、標(biāo)準(zhǔn)輸入/輸出流

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在進(jìn)程一開始運(yùn)行， 就自動打開了三個對應(yīng)設(shè)備的文件， 它們是標(biāo)準(zhǔn)輸入、 輸出、 錯誤流， 分別用全局文件指針 stdin、 stdout、 stderr 表示， stdin 具有可讀屬性， 缺省情況下是指從鍵盤的讀取輸入， stdout 和 stderr 具有可寫屬性， 缺省情況下是指向屏幕輸出數(shù)據(jù)。
示例：

#include <stdio.h> #include <unistd.h> int main() {char szBuf[32];printf("Input string:"); //向屏幕輸出一字符串fgets(szBuf,sizeof(szBuf),stdin);//從鍵盤讀入一行字符串fprintf(stdout,"The string is:%s",szBuf);//向屏幕輸出一行字符串return 0; }

3、基于文件描述符的文件操作(非緩沖)

1、文件描述符簡述
內(nèi)核為每個進(jìn)程維護(hù)一個已打開文件的記錄表， 文件描述符是一個較小的正整數(shù)（ 0—1023） ， 它代表記錄表的一項(xiàng)， 通過文件描述符和一組基于文件描述符的文件操作函數(shù)， 就可以實(shí)現(xiàn)對文件的讀、 寫、 創(chuàng)建、 刪除等操作。 常用基于文件描述符的函數(shù)有 open（ 打開） 、 creat（ 創(chuàng)建） 、 close（ 關(guān)閉） 、 read（ 讀取） 、 write（ 寫入） 、 ftruncate（ 改變文件大小） 、 lseek（ 定位） 、 fsync（ 同步） 、 fstat（ 獲取文件狀態(tài)） 、 fchmod（ 權(quán)限） 、 flock（ 加鎖） 、 fcntl（ 控制文件屬性） 、
dup（ 復(fù)制） 、 dup2、 select 和 ioctl。 基于文件描述符的文件操作并非 ANSI C 的函數(shù)。

注：如果不清楚某個函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)形式， 可以通過下面的方式查詢
man 函數(shù)名 查看該函數(shù)的幫助。

2、操作函數(shù)

**打開、 創(chuàng)建和關(guān)閉文件** open 和 creat 都能打開和創(chuàng)建函數(shù)， 原型為#include <sys/types.h> //頭文件 #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h>int open(const char *pathname, int flags); //文件名 打開方式 int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);//文件名 打開方式 權(quán)限 int creat(const char *pathname, mode_t mode); //文件名 權(quán)限 //現(xiàn)在已經(jīng)不常用了 creat 函數(shù)等價于?open(pathname,O_CREAT|O_TRUNC|O_WRONLY,mode);open()函數(shù)出錯時返回-1， 相關(guān)參數(shù)如下：flags 和 mode 都是一組掩碼的合成值， flags 表示打開或創(chuàng)建的方式， mode 表示文件的訪問權(quán)限。close 用于文件的關(guān)閉： int close(int fd);//fd 表示文件描述詞,是先前由 open 或 creat 創(chuàng)建文件時的返回值。文件使用完畢后， 應(yīng)該調(diào)用 close 關(guān)閉它， **一旦調(diào)用close， 則該進(jìn)程對文件所加的鎖全都被釋放，并且使文件的打開引用計數(shù)減 1， 只有文件的打開引用計數(shù)變?yōu)?0 以后， 文件才會被真正的關(guān)閉。**

注：
LINUX 中基于文件描述符的 open 函數(shù)， 對于一個不存在的文件， 不能通過 O_WRONLY 的方式打開， 必須加上 O_CREAT 選項(xiàng)。

**讀寫文件、改變文件大小、文件定位、獲取文件信息、以及文件描述符的復(fù)制** 1、讀寫文件#include <unistd.h> ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);//文件描述詞 緩沖區(qū) 長度 ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count); 對于 read 和 write 函數(shù)， 出錯返回-1， 讀取完了之后， 返回 0， 其他情況返回讀寫的個數(shù)。2、改變文件大小#include <unistd.h> int ftruncate(int fd, off_t length); 函數(shù) ftruncate 會將參數(shù) fd 指定的文件大小改為參數(shù) length 指定的大小。 參數(shù) fd 必須為為已經(jīng)打開的文件描述詞， 而且必須是以寫入模式打開的文件。 如果原來的文件大小比參數(shù) length 大， 則超過的部分會被刪去。 返回值 執(zhí)行成功則返回 0， 失敗返回-1。3、文件定位函數(shù) lseek 將文件指針設(shè)定到相對于 whence， 偏移值為 offset 的位置 #include <sys/types.h> #include <unistd.h> off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);//fd 文件描述詞whence 可以是下面三個常量的一個SEEK_SET 從文件頭開始計算SEEK_CUR 從當(dāng)前指針開始計算SEEK_END 從文件尾開始計算利用該函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)文件空洞（ 對一個新建的空文件， 可以定位到偏移文件開頭 1024 個字節(jié)的地方， 在寫入一個字符， 則相當(dāng)于給該文件分配了 1025 個字節(jié)的空間， 形成文件空洞） 通常用于多進(jìn)程間通信的時候的共享內(nèi)存。實(shí)例： int main() {int fd = open("c.txt", O_WRONLY | O_CREAT);lseek(fd, 1024, SEEK_SET);write(fd, "a", 1);close(fd);return 0; } **注：** 文件中的空洞并不需要在磁盤上分配磁盤塊，在偏移之后，在寫入一個數(shù)據(jù)，即可實(shí)現(xiàn)空洞，并且，使用lseek函數(shù)的偏移量大于當(dāng)前文件大小是允許的。 可用 od -c file 查看文件中的內(nèi)容，-c是以字符方式打開的。 可使用 ls -ls file.hole file.nohole 比較差別，第一個數(shù)據(jù)便是占用的磁盤塊。4、獲取文件信息可以通過 fstat 和 stat 函數(shù)獲取文件信息， 調(diào)用完畢后， 文件信息被填充到結(jié)構(gòu)體 struct stat 變量中， 函數(shù)原型為： #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <unistd.h>int stat(const char *file_name, struct stat *buf); //文件名 stat 結(jié)構(gòu)體指針 int fstat(int fd, struct stat *buf); //文件描述詞 stat 結(jié)構(gòu)體指針，關(guān)于結(jié)構(gòu)體，上面已經(jīng)給出了。5、文件描述符的復(fù)制#include <unistd.h> //頭文件包含int dup(int oldfd); int dup2(int oldfd, int newfd);1、系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)dup和dup2可以實(shí)現(xiàn)文件描述符的復(fù)制，經(jīng)常用來重定向進(jìn)程的 stdin(0),stdout(1),stderr(2)。 2、dup 返回新的文件描述符（**沒有使用的文件描述符的最小編號**） 。 這個新的描述符是舊文件描述符的拷貝。**這意味著兩個描述符共享同一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。** 3、dup2 允許調(diào)用者用一個有效描述符(oldfd)和目標(biāo)描述符(newfd)， 函數(shù)成功返回時， 目標(biāo)描述符將變成舊描述符的復(fù)制品， 此時兩個文件描述符現(xiàn)在都指向同一個文件， 并且是函數(shù)第一個參數(shù)（ 也就是oldfd） 指向的文件。 4、文件描述符的復(fù)制是指用另外一個文件描述符指向同一個打開的文件， 它完全不同于直接給文件描述符變量賦值，若是賦值，兩個文件描述符變量的值相同， 指向同一個打開的文件， **但是內(nèi)核的文件打開引用計數(shù)還是為1**，所以 close掉任意一個都會導(dǎo)致文件立即關(guān)閉掉。 對于描述符的復(fù)制：內(nèi)核的文件打開引用計數(shù)便會加一，關(guān)閉任意一個，通過另一個照樣可以訪問文件，只有都關(guān)閉，文件才正式關(guān)閉。 5、這兩個接口常用來重定向，例如，進(jìn)程默認(rèn)的就打開了 0,1,2 表示標(biāo)準(zhǔn)輸入， 標(biāo)準(zhǔn)輸出， 標(biāo)準(zhǔn)錯誤輸出。此時在關(guān)閉一個，比如 close(1);則表示關(guān)閉標(biāo)準(zhǔn)輸出，當(dāng)在調(diào)用fd2=dup(fd)時，當(dāng)我們printf想要輸出時，實(shí)際上是向fd2對應(yīng)的文件輸入內(nèi)容了。 6、其dup2的原理也是一樣的，eg：close(1);int fd1;printf("fd=%d\n",fd);//可以打印fd1=dup2(fd,STDOUT_FILENO);printf("fd1=%d\n",fd1);//這一句無法顯示到屏幕上puts("you can't see me");

3、標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出文件描述符

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與標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出流對應(yīng)， 在更底層的實(shí)現(xiàn)是用標(biāo)準(zhǔn)輸入、 標(biāo)準(zhǔn)輸出、 標(biāo)準(zhǔn)錯誤文件描述符表示的。它們分別用 STDIN_FILENO、STDOUT_FILENO 和 STDERR_FILENO 三個宏表示， 值分別是 0、 1、 2

標(biāo)準(zhǔn)輸入文件描述符 ? STDIN_FILENO ? 0
標(biāo)準(zhǔn)輸出文件描述符 ? STDOUT_FILENO ? 1
標(biāo)準(zhǔn)錯誤輸出文件描述符 ? STDERR_FILENO ? 2

4、I/O 多路轉(zhuǎn)接模型

在這種模型下， 如果請求的 I/O 操作阻塞， 且它不是真正阻塞 I/O，而是讓其中的一個函數(shù)等待， 在這期間， I/O 還能進(jìn)行其他操作。

5、文件共享時，一個進(jìn)程內(nèi)核為其維護(hù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖—3張表

linux并沒有采用v節(jié)點(diǎn)而是才用的是與文件相關(guān)的i節(jié)點(diǎn)，與文件無關(guān)的i節(jié)點(diǎn)

dup之后的內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的linux的文件 I/O操作的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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