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Linux文件IO

news 来源：原创 2025/4/27 17:44:49

1.open函数

open() 是 POSIX（Unix/Linux）系统调用，用于打开文件。它返回一个文件描述符（File Descriptor，简称 FD），用于后续读写操作。

头文件

#include <fcntl.h> // open() 需要 #include <unistd.h> // close() 需要


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

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

参数

pathname：要打开的文件路径。
flags：文件打开模式（必填）。
mode：创建新文件时的权限（仅在 O_CREAT 标志位时需要）。
返回值：成功返回文件描述符（非负整数），失败返回 -1，并设置 errno 以指示错误原因

`flags`（文件打开模式）

flags 主要分为访问模式和附加模式，可使用 |（位或）组合。

（1）基本访问模式（必选一个）

标志	含义
`O_RDONLY`	只读打开文件
`O_WRONLY`	只写打开文件
`O_RDWR`	读写打开文件

`mode`（文件权限，仅 `O_CREAT` 时需要）

mode 以 八进制数（0开头） 指定文件权限，如 0644。

权限	八进制表示	说明
`rw-r--r--`	`0644`	所有者可读写，组和其他用户仅可读
`rwxr-xr-x`	`0755`	所有者可读写执行，组和其他用户可读执行
`rwx------`	`0700`	仅所有者可读写执行

`2.write()` 函数

#include <unistd.h>

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

参数

fd：文件描述符，表示已打开的文件。
buf：指向要写入数据的缓冲区的指针。
count：要写入的字节数。

返回值

成功时：返回实际写入的字节数（通常等于 count）。
失败时：返回 -1，并设置 errno。

`lseek()` 函数

作用

移动文件的读写指针（文件偏移量）。
可以指定参考点（SEEK_SET、SEEK_CUR、SEEK_END）和偏移量。

#include <unistd.h>

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

fd：文件描述符，表示已打开的文件。
offset：偏移量，表示从参考点移动的字节数。
whence：参考点，可以是以下值之一：
- SEEK_SET：从文件开头计算偏移量。
- SEEK_CUR：从当前文件偏移量计算偏移量。
- SEEK_END：从文件末尾计算偏移量。

此时，write函数会从当前的文件偏移量开始，向文件中写入数据

3. `read()` 函数

#include <unistd.h>

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

参数

fd：文件描述符，表示已打开的文件。
buf：指向存储读取数据的缓冲区的指针。
count：要读取的字节数。

返回值

成功时：返回实际读取的字节数（可能小于 count，如果文件末尾已到达）。
失败时：返回 -1，并设置 errno。

注意最后最好在buf尾加上"\0"

 ssize_t bytes_read = read(fd, buf, sizeof(buf) - 1);  // 留一个字节给 '\0'
 
 // 添加字符串终止符
 buf[bytes_read] = '\0';

4.dup函数

在 Linux 中，dup、dup2 和 dup3 函数用于复制文件描述符，以下是它们的作用和区别：

`dup`

作用：复制一个文件描述符，返回一个新的描述符，指向同一个文件或资源。
特点：新描述符是当前可用描述符中编号最小的。
函数原型：
```
int dup(int oldfd);
```
参数：
- oldfd：要复制的文件描述符。
返回值：成功时返回新的文件描述符，失败时返回 -1 并设置 errno。

    // 复制文件描述符
    int new_fd = dup(fd);
    if (new_fd == -1) {
        perror("dup");
        return 1;
    }

    printf("Original fd: %d, Duplicated fd: %d\n", fd, new_fd);

运行结果

打开文件 test.txt，原始文件描述符为 fd。
使用 dup 复制 fd，得到新的文件描述符 new_fd。
向 fd 和 new_fd 写入数据，数据都会写入同一个文件 test.txt。

dup2

dup2 会复制文件描述符，并指定新的文件描述符编号。如果目标文件描述符已打开，则会先关闭它。

 int fd = open("test.txt", O_WRONLY | O_CREAT, 0644);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        return 1;
    }

    // 将标准输出（文件描述符 1）重定向到文件
    if (dup2(fd, STDOUT_FILENO) == -1) {
        perror("dup2");
        return 1;
    }

    // 现在 printf 会写入文件，而不是终端
    printf("This is written to the file via dup2!\n");

运行结果

打开文件 test.txt，文件描述符为 fd。
使用 dup2 将标准输出（文件描述符 1）重定向到 fd。
调用 printf 时，输出会写入文件 test.txt，而不是终端。

dup3

dup3 是 dup2 的扩展版本，支持设置额外的标志（如 O_CLOEXEC）。

int fd = open("test.txt", O_WRONLY | O_CREAT, 0644);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        return 1;
    }

    // 使用 dup3 复制文件描述符，并设置 O_CLOEXEC 标志
    int new_fd = dup3(fd, 10, O_CLOEXEC);
    if (new_fd == -1) {
        perror("dup3");
        return 1;
    }

    printf("Original fd: %d, Duplicated fd: %d\n", fd, new_fd);

    // 写入数据
    write(fd, "Hello from fd\n", 14);
    write(new_fd, "Hello from new_fd\n", 18);