Linux文件I/O操作全解析
文件I/O：Linux内核提供得文件操作相关接口
1. 打开文件 open
2. 读、写文件 read/write
3. 关闭文件 close
一、函数接口
1.open函数
函数原型：int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
需要的头文件：
#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h>
功能：打开一个文件并获得一个文件描述符
参数：
| 参数类型 | 参数 | 参数说明 |
| char * | pathname | 指定要打开或者创建的文件路径（绝对/相对路径） |
| int | flags | 指定文件的打开方式和行为 |
| mode_t | mode | 文件操作权限（读写执行） flags中有O_CREAT标注位时，在创建文件时必须要有mode参数 权限值由八进制表示， rwxrwxrwx---->0777 rw-rw-r-- ------>0664 |
flags： 打开方式
| O_RDONLY | 以只读得方式打开 |
| O_WRONLY | 以只写得方式打开 |
| O_RDWR | 以可读可写的方式打开 |
| O_CREAT | 若文件不存在，则创建 0664 |
| O_TRUNC | 若文件存在且可写，打开时清空文件内容 |
| O_APPEND | 追加写 |
标准IO与文件IO打开方式对比：
| 标准IO | 文件IO | |
| "r" | O_RDONLY | 以只读得方式打开 |
| "r+" | O_RDWR | 以读写的方式打开 |
| "w" | O_WRONLY | O_TRUNC | O_CREAT, 0664 | |
| "w+" | O_RDWR | O_TRUNC | O_CREAT, 0664 | |
| "a" | O_WRONLY | O_APPEND | O_CREAT, 0664 | |
| "a+" | O_RDWR | O_APPEND | O_CREAT, 0664 |
返回值：
| 成功 | 返回一个文件描述符（非负整数） |
| 失败 | -1 |
文件描述符：操作系统中已打开文件的标识符
小的，非负的整型数据
范围：0 - 1023（总共1024个）
分配原则：最小位被使用原则
系统默认已经打开的文件描述符
| 标准IO：FILE | 文件IO：int | |
| stdin | 0 | 标准输入 |
| stdout | 1 | 标准输出 |
| stderr | 2 | 标准出错 |
2. close函数
函数原型：int close(int fd);
需要的头文件：#include<unisted.h>
功能：关闭文件
参数：
| fd | 需要关闭的文件描述符 |
返回值：
| 成功 | 0 |
| 失败 | -1 |
文件描述符泄漏：程序打开文件后，未通过close函数正确释放文件描述符，导致其长期占用系统资源的现象。
3.write函数
函数原型：ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
需要的头文件：#include <unistd.h>
功能：向文件中写入数据
参数：
| fd | 要写入的文件的文件描述符 |
| buf | 要写入的内容的首地址 |
| count | 要写的字节数 |
返回值：
| 成功 | 实际写入的字节数 |
| 失败 | -1 |
4.read函数
函数原型：ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
需要的头文件：#include <unistd.h>
功能：从文件中读取数据
参数：
| fd | 要读取的文件的文件描述符 |
| buf | 存放读取的数据的首地址 |
| count | 希望从文件中读到的字节数 |
返回值：
| 成功 | 实际读到的字节数 |
| 文件末尾 | 0 |
| 失败 | -1 |
练习：
使用read将stdio.h文件中的内容打印到终端。
5.lessk函数
函数原型：off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
需要的头文件：#include <sys/types.h> #include <unistd.h>
功能：文件读写位置定位
参数：
| fd | 文件描述符 |
| offset | 偏移量（字节） |
| whence |
返回值：
练习：求文件大小
| 标准IO：属于C库函数 | 文件IO：属于系统调用 |
| 标准IO是系统调用的一次封装，增加了缓冲区，目的是提高数据读写的效率； 移植性强 | 文件IO无缓冲区 文件 IO主要应用在对硬件的操作，也可以操作普通文件 只能用于Linux操作系统，移植性弱 |
缓冲区
在C语言中，缓冲区（Buffer） 是内存中一块临时存储数据的区域，用于协调数据输入/输出（I/O）的速度差异，比如程序与外部设备（键盘、显示器、文件等）之间的速度不匹配。
缓冲区的作用
提高效率：减少直接与外部设备的交互次数。例如，向文件写入数据时，先将数据暂存到缓冲区，积累到一定量再一次性写入文件，比每次写一个字符更高效。
平滑数据传输：当设备处理速度慢于程序输出速度（或快于程序输入速度）时，缓冲区可临时存储数据，避免程序等待。
在C语言中，标准I/O函数（如printf、scanf、fprintf等）默认使用缓冲区，主要分为以下3类：
1.行缓冲 1k（1024字节）--------》人机交互界面、终端
行缓冲区被刷新的方法：
1.程序结束，自动刷新缓冲区
2.遇到\n刷新
3.fflush（强制刷新）
4.缓冲区满刷新
例如：printf("hello"); 可能不会立即显示，而 printf("hello\n"); 会因\n触发缓冲区刷新，立即显示。
2.全缓冲 4k（4096字节）--------》文件缓冲区，当缓冲区被填满时才执行实际I/O操作。常见于对文件的操作
缓冲区被刷新的方法：
1.程序结束，自动刷新缓冲区
2.fflush（）（强制刷新）
3.文件关闭刷新
4.缓冲区满刷新
3.无缓冲 0k-------------》出错信息对应的设备，数据不经过缓冲区，直接进行I/O操作。常见于标准错误输出（stderr），确保错误信息能及时显示。
stderr----》无缓存
作业
编写日志模块：
log：记录系统运行过程的一些信息。
1.记录调试信息
2.记录运行参数
3.记录出错信息
要求：1.以文件方式保存信息（一天保存一个日志文件）
2.文件名字如下：20250812.log
日志文件保存格式如下：
[2025-08-12 17:09:23][日志等级]日志信息！
[2025-08-12 17:09:23][ERROR]打开文件失败！
[2025-08-12 17:09:23][WARNING]***模块重新启动！
日志等级：
ERROR：表示严重错误
WARNING：对系统不会产生严重问题的警告信息
INFO：调试信息
3.封装以下函数完成：
int init_log(); 功能：在系统运行之初，创建并打开日志文件