1.2 基于linux的文件操作

mingStudent2025/9/16大约 3 分钟

1.2 基于linux的文件操作

linux 下一切皆文件，socket 也是文件的一种
通过socket 发送数据《=》向socket 写数据《=》写文件
读取接收到的网络数据《=》读文件
关闭网络连接《=》关闭文件

读写socket 文件的IO接口有多种：

IO类型	头文件	接口	特点
标准	<stdio.h>	fread,fwrite	标准规定，平台统一。带有一个用户态的缓冲
socket io	<sys/types.h> <sys/socket.h>	recv,send	socekt 专用
系统io	<sys/types.h> <sys/stat.h> <fcntl.h> <unistd.h>	read,write

文件描述符（句柄）

打开或创建文件时会返回一个文件描述符，该描述符就代表了文件，通过描述符操作文件。
3个标准文件的文件描述符是固定分配的

file descriptor	object
0	input
1	output
2	error

open

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

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

brief：按指定方式打开文件
param[in] pathname：文件名称
param[in] flags：打开方式
return -1：出错，同时设置errno；>=0 : new file descriptor，从最小的未使用的描述符开始分配

flag	含义	说明
O_RDWR	读写
O_RDONLY	只读
O_WRONLY	只写	以上flag 必须选择其中一种
O_CREAT	文件不存在则创建	以下为附加选项
O_TRUNC	删除所有数据
O_APPEND	在文件末尾添加数据

write

[!quote]
write() writes up to count bytes from the buffer pointed buf to the file referred to by the file descriptor fd.

最多写入count 个字节，可能出现实际写入大小小于count的情况：

空间不足
参数限制
信号中断

#include <unistd.h>
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

return -1: 出错； >= 0 实际写入的字节大小

read

[!quote]
read() attempts to read up to count bytes from file descriptor fd into the buffer starting at buf.

在当前位置的基础上从文件中读取最多指定长度字节的数据

#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

return -1：出错； >=0 : 实际读取到的字节大小

错误处理

unix 风格的函数通常在成功时返回非负值，失败时返回-1 或 null，并设置全局变量errno。通过strerror(errno) 获取错误信息

[!quote]
The strerror() function returns a pointer to a string that describes the error code passed in the argument errnum, possibly using the LC_MESSAGES part of the current locale to select the appropriate language.

#include <string.h>
char *strerror(int errnum);

使用unix 风格函数时的错误处理：

#include <string.h>
void unix_error(char *msg) /* Unix-style error */
{
    fprintf(stderr, "%s: %s\n", msg, strerror(errno));
    exit(0);
}

因为使用全局变量来存储错误码，所以每次调用unix 风格函数后都应该检查是否出错。多线程中使用strerror_r() 保证线程安全。

查看已打开的文件

使用lsof - list open files命令

创建一个进程并以只读的方式打开同路径下的1.txt文件

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

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
	int fid;
	fid = open("./1.txt", O_RDONLY);
	cout << "fid:" << fid << " pid:" << getpid() << endl;
	while(1)
		sleep(1);
	
	return 0;
}

其中1.txt 的内容为 1.txt
2. 编译并运行程序
输出：

fid:3 pid:2836

打开另一终端，执行 lsof -p 2836, 部分结果如下

COMMAND  PID USER   FD   TYPE DEVICE SIZE/OFF   NODE NAME
a.out   2836 ming    0u   CHR  136,8      0t0     11 /dev/pts/8
a.out   2836 ming    1u   CHR  136,8      0t0     11 /dev/pts/8
a.out   2836 ming    2u   CHR  136,8      0t0     11 /dev/pts/8
a.out   2836 ming    3r   REG   0,44        6     24 /media/sf_share/test/1.txt

名称	值	含义	说明
COMMAND	a.out	进程名称
PID	2836	进程号(ID）
FD	0u、1u、2u、3r	file descriptor文件描述符	u：读写；r：只读
TYPE	CHR、REG	文件类型	CHR-字符设备，REG-常规文件
SIZE/OFF	0t0、6	文件大小（常规文件）/偏移量（其他文件）	1.txt 中字符串长度为6（5个字符+1结尾）；0t 表示十进制。
NODE	11、24	inode编号，文件在系统中的唯一标识
NAME	/dev/pts/8 /media/sf_share/test/1.txt	路径	pts：虚拟终端设备；8：终端号

可以看到进程默认就会打开3个标准设备，它们的FD 分别是0，1，2
文件类型列表：

类型	含义
REG	常规文件
DIR
CHR	字符设备
socket