參考：linux文件編程（1）—— 常用API之open、write、read、lseek
作者：丶PURSUING
發布時間： 2021-04-08 22:19:28
網址：https://blog.csdn.net/weixin_44742824/article/details/115209134

目錄

• 一、open、creat、close
• • 參數與返回值
  • creat
• 二、write
• • 參數與返回值
  • 使用示例
• 三、read
• • 參數與返回值
  • 使用示例
• 四、lseek
• • 參數與返回值
  • 應用示例
• 阻塞問題

一、open、creat、close

文件打開、創建、關閉。

參數與返回值

int open(const char *pathname, int flags)/** 返回值 ** fd>0,文件打開成功且fd為文件標識符 fd<0,文件打開失敗*//** 參數 ** pathname：文件路徑+文件名（若不包含路徑，則默認為當前路徑） flags: （1）O_RDONLY、O_WRONLY、O_RDWR、O_CREAT（2）O_CREAT、O_APPEND、O_TRUNC*/

下面對flags（2）這類使用（|）進行附加使用的參數進行額外說明:

（1）O_CREAT：文件若不存在則創建

注意：需要額外說明文件操作權限參數mode

#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h>int main() {//嘗試打開當前路徑下的文件file1.cint fd = open("./file1.c",O_RDWR);//打開失敗了if(fd < 0){printf("打開失敗：沒有這個文件\n");//嘗試以可讀可寫的方式創建并打開文件fd = open("./file1.c",O_RDWR|O_CREAT,0600); //可讀4 可寫4 4+2=6if(fd > 0){printf("創建文件并且打開成功\n");}}//關閉文件close(fd);return 0; }

對權限0600的解釋：

運行結果：可以看到已經成功創建了file1.c

（2）O_APPEND：寫時加到文件末端(另起一行)

如果不使用這個參數，因為文件打開后光標是位于文件頭的，寫入數據會把原來的數據按長度覆蓋。（本質上就是光標的問題）

（3）O_TRUNC清空原內容后寫入

在每次打開文件寫入之前，先把原有的內容清空后寫入

creat

創建文件的另一種方法（不可用于打開）

int creat(const char *pathname, mode_t mode);/** mode ** S_IRUSR 可讀 宏：4 S_IWUSR 可寫 宏：2 S_IXUSR 可執行 宏：1 S_IRWXU 可讀可寫可執行 宏：7 */

簡單使用示例：

#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h>int main() {//可讀可寫int fd = creat("./file1.c",S_IRUSR|S_IWUSR);if(fd > 0){printf("文件創建成功\n");}else{printf("同名文件已經存在\n");}close(fd);return 0; }

運行結果：
當文件存在時創建失敗，反之成功。可用ls -l查看文件權限：

二、write

參數與返回值

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count)/** 返回值 ** 成功返回寫入字節數，失敗返回-1*//** 參數 ** fd 被寫入的目標文件對應的文件描述符 buf 將緩沖區buf里面內容寫到文件里面去 count 寫入的字節數*/

使用示例

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <string.h>int main() {char* writeBuf = (char* )malloc(128);memset(writeBuf,'\0',128);printf("要往文件里寫什么？\n");//為了避免棧溢出，使用fgets限制獲取的內容長度fgets(writeBuf,128,stdin);//創建文件int fd = open("./test",O_RDWR|O_CREAT,0600);if(fd < 0){printf("文件打開失敗\n");exit(-1);}int retWrite = write(fd,writeBuf,strlen(writeBuf));//此處不能用sizeof(計算的是指針所占用的字節數 //Linux環境下指針占8個字節 只能寫8個字節/字母)if(retWrite > 0){printf("成功寫入字節數：%d\n",retWrite);}else{printf("寫入失敗\n");}close(fd);return 0; }

運行結果：成功創建文件并寫入內容

三、read

參數與返回值

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count)/** 文件內容讀到緩沖區buf里面去**/

使用示例

下面的程序中簡化對open和write的操作，重點突出read。讀取上面write例子中創建的文件內容。

#include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <string.h>int main() {int fd = open("./test",O_RDWR|O_CREAT,0600);char* readBuf = (char* )malloc(128);memset(readBuf,'\0',128);int retRead = read(fd,readBuf,128);if(retRead < 0){printf("read error\n");}else{printf("讀取的字節數是%d\n內容是%s\n",retRead,readBuf);} //讀取的字節數并不是128個 而是根據實際的文件內容確定close(fd);return 0; }

運行結果：

read最需要注意的就是光標的位置，尤其是在write操作后，光標已經到達文件尾部，直接read，就會讀個寂寞。解決辦法是重新打開文件（不建議）使光標回到文件頭。或者使用后面所提到的lseek操作光標。

配合光標操作舉個例子（具體光標介紹在第四節）：

#include <stdio.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <stdlib.h>int main() {int fd;int n_open;int n_write;int n_read;char *Buf="hello ubuntu";fd=open("./file2",O_RDWR);if(fd == -1){printf("沒有該文件，等待創建.....\n");fd=open("./file2",O_RDWR|O_CREAT,0600);if(fd > 0){printf("創建成功并打開,fd=%d\n",fd);}}n_write=write(fd,Buf,strlen(Buf));if(n_write != -1){printf("寫入成功,寫了%d個字節\n",n_write);}//lseek(int fd, off_t offset, int whence);lseek(fd,0,SEEK_SET);//光標指向頭部也可以寫成lseek(fd,-12,SEEK_END/CUR);char *readBuf;//定義一個緩沖區readBuf=(char *)malloc(sizeof(char)*n_write+1);//n_write是寫入的字節數，readBuf大小就是寫入了多少個字節數，加1保險點// ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);n_read=read(fd,readBuf,n_write);//把fd的內容放到readBuf里面進行讀取，讀了n_write個if(n_read != 0){printf("read %d個字節，內容是：%s\n",n_read,readBuf);}close(fd); return 0; }

運行結果：

四、lseek

參數與返回值

offt lseek(int fd, offt offset, int whence)/** 參數 ** whence：SEEK_SET 使光標位于文件頭部SEEK_CUR 光標的當前位置SEEK_END 使光標位于文件尾部 offset：相對whence的偏移值,可以是負數表向前移動光標。 *//** 返回值 ** 成功操作時返回從文件開始到到光標位置的字節數，錯誤則-1并且設置error */

應用示例

使得光標移動到文件的開始位置：

lseek(fd,0,SEEK_SET);//相對于文件開始位置偏移0，就是在文件頭部咯。

lseek也常用于計算文件的大小:返回文件開始到偏移位置（文件尾部）的字節大小

size = lseek(fd,0,SEEK_END);

阻塞問題

摘自：https://blog.csdn.net/zjhkobe/article/details/6633446?utm_source=app&app_version=5.1.1&code=app_1562916241&uLinkId=usr1mkqgl919blen

read
函數從打開的設備或文件中讀取數據。
#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
返回值：成功返回讀取的字節數，出錯返回-1并設置errno，如果在調read之前已到達文件末尾，則這次read返回0
參數
count
是請求讀取的字節數，讀上來的數據保存在緩沖區buf中，同時文件的當前讀寫位置向后移。注意這個讀寫位置和使用C標準I/O庫時的讀寫位置有可能不同，這個讀寫位置是記在內核中的，而使用C標準I/O庫時的讀寫位置是用戶空間I/O緩沖區中的位置。比如用fgetc讀一個字節，fgetc有可能從內核中預讀1024個字節到I/O緩沖區中，再返回第一個字節，這時該文件在內核中記錄的讀寫位置是1024，而在FILE結構體中記錄的讀寫位置是1。注意返回值類型是ssize_t，表示有符號的size_t，這樣既可以返回正的字節數、0（表示到達文件末尾）也可以返回負值-1（表示出錯）。
read函數返回時，返回值說明了buf中前多少個字節是剛讀上來的。有些情況下，實際讀到的字節數（返回值）會小于請求讀的字節數count，例如：讀常規文件時，在讀到count個字節之前已到達文件末尾。例如，距文件末尾還有30個字節而請求讀100個字節，則read返回30，下次read將返回0。

從終端設備讀，通常以行為單位，讀到換行符就返回了。

從網絡讀，根據不同的傳輸層協議和內核緩存機制，返回值可能小于請求的字節數，后面socket編程部分會詳細講解。

write
函數向打開的設備或文件中寫數據。

#include <unistd.h>
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
返回值：成功返回寫入的字節數，出錯返回-1并設置errno寫常規文件時，write的返回值通常等于請求寫的字節數
count，而向終端設備或網絡寫則不一定。
讀常規文件是不會阻塞的，不管讀多少字節，read一定會在有限的時間內返回。從終端設備或網絡讀則不一定，如果從終端輸入的數據沒有換行符，調用read讀終端設備就會阻塞，如果網絡上沒有接收到數據包，調用read從網絡讀就會阻塞，至于會阻塞多長時間也是不確定的，如果一直沒有數據到達就一直阻塞在那里。同樣，寫常規文件是不會阻塞的，而向終端設備或網絡寫則不一定。

現在明確一下阻塞（Block）這個概念。當進程調用一個阻塞的系統函數時，該進程被置于睡眠（Sleep）狀態，這時內核調度其它進程運行，直到該進程等待的事件發生了（比如網絡上接收到數據包，或者調用sleep指定的睡眠時間到了）它才有可能繼續運行。與睡眠狀態相對的是運行（Running）狀態，在Linux內核中，處于運行狀態的進程分為兩種情況：

正在被調度執行。CPU處于該進程的上下文環境中，程序計數器（eip）里保存著該進程的指令地址，通用寄存器里保存著該進程運算過程的中間結果，正在執行該進程的指令，正在讀寫該進程的地址空間。

就緒狀態。該進程不需要等待什么事件發生，隨時都可以執行，但CPU暫時還在執行另一個進程，所以該進程在一個就緒隊列中等待被內核調度。系統中可能同時有多個就緒的進程，那么該調度誰執行呢？內核的調度算法是基于優先級和時間片的，而且會根據每個進程的運行情況動態調整它的優先級和時間片，讓每個進程都能比較公平地得到機會執行，同時要兼顧用戶體驗，不能讓和用戶交互的進程響應太慢。

下面這個小程序從終端讀數據再寫回終端。

例 28.2. 阻塞讀終端

#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main(void) {
char buf[10];
int n;
n = read(STDIN_FILENO, buf, 10);
if (n < 0) {
perror(“read STDIN_FILENO”);
exit(1);
}
write(STDOUT_FILENO, buf, n);
return 0; }

執行結果如下：

$ ./a.out hello（回車） hello
$ ./a.out hello world（回車） hello
worl$ d bash: d: command not found
第一次執行a.out的結果很正常，而第二次執行的過程有點特殊，現在分析一下：

Shell進程創建a.out進程，a.out進程開始執行，而Shell進程睡眠等待a.out進程退出。

a.out調用read時睡眠等待，直到終端設備輸入了換行符才從read返回，read只讀走10個字符，剩下的字符仍然保存在內核的終端設備輸入緩沖區中。

a.out
進程打印并退出，這時Shell進程恢復運行，Shell繼續從終端讀取用戶輸入的命令，于是讀走了終端設備輸入緩沖區中剩下的字符d和換行符，把它當成一條命令解釋執行，結果發現執行不了，沒有d這個命令。

如果在open一個設備時指定了O_NONBLOCK標志，read/write就不會阻塞。以read為例，如果設備暫時沒有數據可讀就返回-1，同時置errno為EWOULDBLOCK（或者EAGAIN，這兩個宏定義的值相同），表示本來應該阻塞在這里（would block，虛擬語氣），事實上并沒有阻塞而是直接返回錯誤，調用者應該試著再讀一次（again）。這種行為方式稱為輪詢（Poll），調用者只是查詢一下，而不是阻塞在這里死等，這樣可以同時監視多個設備：

while(1) {undefined
非阻塞read(設備1);
if(設備1有數據到達)
處理數據;
非阻塞read(設備2);
if(設備2有數據到達)
處理數據;
…
}

如果
read(設備1)
是阻塞的，那么只要設備1沒有數據到達就會一直阻塞在設備1的
read
調用上，即使設備2有數據到達也不能處理，使用非阻塞I/O就可以避免設備2得不到及時處理。

非阻塞I/O有一個缺點，如果所有設備都一直沒有數據到達，調用者需要反復查詢做無用功，如果阻塞在那里，操作系統可以調度別的進程執行，就不會做無用功了。在使用非阻塞I/O時，通常不會在一個while循環中一直不停地查詢（這稱為Tight Loop），而是每延遲等待一會兒來查詢一下，以免做太多無用功，在延遲等待的時候可以調度其它進程執行。

while(1) {
非阻塞read(設備1);
if(設備1有數據到達) 處理數據;
非阻塞read(設備2);
if(設備2有數據到達) 處理數據;
… sleep(n);
}
這樣做的問題是，設備1有數據到達時可能不能及時處理，最長需延遲n秒才能處理，而且反復查詢還是做了很多無用功。以后要學習的select(2)函數可以阻塞地同時監視多個設備，還可以設定阻塞等待的超時時間，從而圓滿地解決了這個問題。

以下是一個非阻塞I/O的例子。目前我們學過的可能引起阻塞的設備只有終端，所以我們用終端來做這個實驗。程序開始執行時在0、1、2文件描述符上自動打開的文件就是終端，但是沒有O_NONBLOCK標志。所以就像例 28.2 “阻塞讀終端”一樣，讀標準輸入是阻塞的。我們可以重新打開一遍設備文件/dev/tty（表示當前終端），在打開時指定
O_NONBLOCK標志。

例 28.3. 非阻塞讀終端

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#define MSG_TRY “try again\n”
int main(void) {
char buf[10];
int fd, n;
fd = open("/dev/tty", O_RDONLY|O_NONBLOCK);
if(fd<0) {
perror(“open /dev/tty”);
exit(1);
}
tryagain:
n = read(fd, buf, 10);
if (n < 0) {
if (errno == EAGAIN) {
sleep(1);
write(STDOUT_FILENO, MSG_TRY, strlen(MSG_TRY));
goto tryagain;
}
perror(“read /dev/tty”);
exit(1);
}
write(STDOUT_FILENO, buf, n);
close(fd);
return 0;
}
以下是用非阻塞I/O實現等待超時的例子。既保證了超時退出的邏輯又保證了有數據到達時處理延遲較小。

例 28.4. 非阻塞讀終端和等待超時

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#define MSG_TRY “try again\n”
#define MSG_TIMEOUT “timeout\n”
int main(void) {
char buf[10];
int fd, n, i;
fd = open("/dev/tty", O_RDONLY|O_NONBLOCK);
if(fd<0) {
perror(“open /dev/tty”);
exit(1);
}
for(i=0; i<5; i++) {
n = read(fd, buf, 10);
if(n>=0) break;
if(errno!=EAGAIN) {
perror(“read /dev/tty”);
exit(1);
}
sleep(1);
write(STDOUT_FILENO, MSG_TRY, strlen(MSG_TRY));
}
if(i==5)
write(STDOUT_FILENO, MSG_TIMEOUT, strlen(MSG_TIMEOUT));
else
write(STDOUT_FILENO, buf, n);
close(fd);
return 0;
}

總結

以上是生活随笔為你收集整理的linux文件编程（1）—— open、write、read、lseek、阻塞问题的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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