库函数 vs 系统调用

标准C库函数带有缓冲区，能够提高效率。而系统调用，每调用一次就会去读/写一次磁盘。

所有，在不同的场景要选择使用库函数还是系统调用。如，网络通信的时候，避免数据一直在缓冲区中，所以要使用系统调用。而操作磁盘时，使用库函数。

标准C库IO函数

相关函数

open、close

#includ e <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int open(const char *pathname, int flags);

功能

打开一个已经存在的文件

返回值

成功：返回一个新的文件描述符

失败：返回 -1，并设置 errno

参数

pathname：要打开的文件路径

flags：对文件的操作权限的设置和其他设置

必选项：O_RDONLY，O_WRONLY，O_RDWR（3选1）

可选项：O_CREAT（文件不存在，创建新文件）等（与必选项按位或）

#includ e <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);

功能

创建一个新的文件

返回值

同上

参数

pathname：同上

flags：同上

mode：八进制的数，表示创建出的新的文件的操作权限。如：0775，最终的权限是mode & ~umask的值。umask的作用就是抹去某些权限。

// 关闭文件描述符
int close(int fd);

read、write

read
```
#include <unistd.h>

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
```
功能
- 读数据
返回值
- 成功：返回读取到的字节数，如果为0表示文件读完了
- 失败：-1，设置errno
参数
- fd：文件描述符，通过open得到的，可通过fd操作这个文件
- buf：将读取的数据存放到buf，数组的地址（传出参数）
- count：指定的数组的大小
write
```
#include <unistd.h>

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
```
功能
- 写数据
返回值
- 成功：返回实际写入的字节数
- 失败：-1，设置errno
参数
- fd：文件描述符
- buf：要往磁盘写入的数据，数组
- count：要写的数据的实际的大小

lseek

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

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

功能

移动文件指针

返回值

成功：返回偏移后文件指针的位置

失败：-1，设置errno

参数

fd：文件描述符

offset：偏移量

whence：

SEEK_SET：从文件头开始偏移offset

SEEK_CUR：从文件当前位置开始偏移offset

SEEK_END：从文件尾开始偏移offset

// lseek的常见作用：

// 1、移动文件指针到文件头
lseek(fd, 0, SEEK_SET);

// 2、获取当前文件指针的位置
lseek(fd, 0, SEEK_CUR);

// 3、获取文件长度
lseek(fd, 0, SEEK_END);

// 4、拓展文件的长度，当前文件10B，要拓展100B，拓展的是空字符
lseek(fd, 100, SEEK_END);

stat、lstat

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>

// 获取一个文件的相关信息，保存到statbuf中
int stat(const char *pathname, struct stat *statbuf);

// 用来获取一个软链接文件的信息
int lstat(const char *pathname, struct stat *statbuf);

返回值

成功：0

失败：-1，设置errno

参数

pathname：操作的文件的路径

statbuf：结构体变量，用于保存获取到的文件的信息（传出参数）

stat结构体

模拟实现 ls -l 命令

#include<sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <pwd.h>
#include <grp.h>
#include <time.h>
#include <string.h>

// 模拟实现 ls -l 指令
// -rw-rw-r-- 1 zengyq zengyq 43 Mar  2 21:16 a.txt
int main(int argc, char* argv[]) {
    // 1. 判断输入的参数是否正确
    if(argc < 2) {
        printf("%s filename\n", argv[0]);
        return -1;
    }

    // 2. 通过 stat 获取用户传入的文件信息
    struct stat st;
    int ret = stat(argv[1], &st);
    if(ret == -1) {
        perror("stat");
        return -1;
    }

    // 3. 获取文件类型和文件权限
    // (字符串最后一个是空字符'\0'，所以长度是11)
    char perms[11] = {0}; // 用于保存文件类型和权限

    // 文件类型
    switch (st.st_mode & S_IFMT)
    {
    case S_IFSOCK:
        perms[0] = 's';
        break;
    case S_IFLNK:
        perms[0] = 'l';
        break;
    case S_IFREG:
        perms[0] = '-';
        break;
    case S_IFBLK:
        perms[0] = 'b';
        break;
    case S_IFDIR:
        perms[0] = 'd';
        break;
    case S_IFCHR:
        perms[0] = 'c';
        break;
    case S_IFIFO:
        perms[0] = 'p';
        break;
    default:
        perms[0] = '?';
        break;
    }

    // 文件的访问权限
    // 文件所有者
    perms[1] =  st.st_mode & S_IRUSR ? 'r' : '-';
    perms[2] =  st.st_mode & S_IWUSR ? 'w' : '-';
    perms[3] =  st.st_mode & S_IXUSR ? 'x' : '-';

    // 文件所在组
    perms[4] =  st.st_mode & S_IRGRP ? 'r' : '-';
    perms[5] =  st.st_mode & S_IWGRP ? 'w' : '-';
    perms[6] =  st.st_mode & S_IXGRP ? 'x' : '-';

    // 其他人
    perms[7] =  st.st_mode & S_IROTH ? 'r' : '-';
    perms[8] =  st.st_mode & S_IWOTH ? 'w' : '-';
    perms[9] =  st.st_mode & S_IXOTH ? 'x' : '-';

    // 硬链接数
    int linkNum = st.st_nlink;

    // 文件所有者
    char *fileUser = getpwuid(st.st_uid)->pw_name;

    // 文件所在组
    char *fileGrp = getgrgid(st.st_gid)->gr_name;

    // 文件大小
    off_t fileSize = st.st_size;

    // 获取修改时间
    char *time = ctime(&st.st_mtime);
    char mtime[512] = {0};
    strncpy(mtime, time, strlen(time) - 1); // 去掉time末尾的换行

    char buf[1024];
    sprintf(buf, "%s %d %s %s %ld %s %s", perms, linkNum, fileUser, fileGrp, fileSize, mtime, argv[1]);
    
    printf("%s\n", buf);
    return 0;

执行结果如下：

文件属性操作函数

access、chmod、truncate

access
```
#include <unistd.h>

int access(const char *pathname, int mode);
```
功能
- 判断当前进程对某个文件是否有某个权限，或者判断文件是否存在
返回值
- 成功：0
- 失败：-1，并设置errno
参数
- pathname：判断的文件的路径
- mode：
  - R_OK：判断是否有读权限
  - W_OK：判断是否有写权限
  - X_OK：判断是否有执行权限
  - F_OK：判断文件是否存在
chmod
```
#include <sys/stat.h>

int chmod(const char *pathname, mode_t mode);
```
功能
- 修改文件的权限
返回值
- 成功：0
- 失败：-1，并设置errno
参数
- pathname：需要修改的文件的路径
- mode：需要修改的权限值，八进制的数，如：0777
truncatre
```
 #include <unistd.h>
#include <sys/types.h>

int truncate(const char *path, off_t length);
```
功能
- 缩减或扩展文件的大小到指定的大小
返回值
- 成功：0
- 失败：-1，并设置errno
参数
- path：需要修改的文件的路径
- length：需要最终文件变成的大小

目录操作函数

mkdir、rmdir、rename、chdir、getcwd

#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>

int mkdir(const char *pathname, mode_t mode);

功能

创建一个目录

返回值

成功：0

失败：-1，并设置errno

参数

pathname：创建的目录的路径

mode：权限，八进制的数（一个目录必须有可执行权限才能进入这个目录）

// 删除一个空目录
int redir(const char *pathname);

// 修改文件的名称和位置
int rename(const char *oldpath, const char *newpath);

// 修改进程当前的工作目录
int chdir(const char *path);

// 获取进程当前的工作目录，保存到大小为size的数组buf中
char *getcwd(char *buf, size_t size);

dup、dup2

#include <unistd.h>

// 复制文件描述符oldfd，返回一个最小的可用的新文件描述符
int dup(int oldfd);

// 重定向文件描述符：newfd 原来指向的文件close，然后指向oldfd指向的文件。
// oldfd 必须是一个有效的文件描述符
int dup2(int oldfd, int newfd);

fcntl

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );

功能

操作文件描述符

返回值

成功：0

失败：-1，并设置errno

参数

fd：需要操作的文件描述符

cmd：表示对fd进行什么操作

F_DUPFD：复制文件描述符，复制的是第一个参数fd，得到一个新的文件描述符

F_GETFL：获取指定文件描述符的文件状态，获取的flag和通过open函数传递的flag是相同的东西

FSETFL：设置文件描述符的状态flag

…

…：（可变参数）cmd所表示的操作需要的参数，不同的操作需要的参数个数可能不同

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文件IO

库函数 vs 系统调用

相关概念

虚拟地址空间

文件描述符

相关函数

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文件属性操作函数

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