嵌入式-文件I/O

#include <stdio.h> 
#include <stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
  
int main(int argc, char **argv)
{
    struct stat     buf;
    if(argc != 2) { 
       printf("Usage: stat "); 
       exit(-1); 
    }
    if(stat(argv[1], &buf) != 0) { 
        printf("stat error."); 
        exit(-1); 
    }
    printf("#i-node:    %ld\n", buf.st_ino);
    printf("#link:      %d\n", buf.st_nlink);
    printf("UID:        %d\n", buf.st_uid);
    printf("GID:        %d\n", buf.st_gid);
    printf("Size        %ld\n", buf.st_size);
    exit(0);
}

1.实现简单的文件内容复制的功能

memset函数按字节对内存块进行初始化，所以不能用它将int数组初始化为0和-1之外的其他值，一个字符一个字节的，方便初始化。

　　如果用memset(a,1,20)，就是对a指向的内存的20个字节进行赋值，每个都用数1去填充，转为二进制后，1就是00000001，占一个字节。一个int元素是4字节，合一起是0000 0001,0000 0001,0000 0001,0000 0001，转化成十六进制就是0x01010101，就等于16843009，就变成了对一个int元素的赋值了。

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main()
{
    int srcid,dstid;
    unsigned char buf[128];
    int readlen,pos;
    memset(buf,0x00,128);//对于字符指针类型的，剩余的部分通常是不会为0的,防止出现野值
    srcid = open("/home/mm/open.c",O_RDONLY);
    if(srcid<0)
    {
        printf("打开文件出错 \n");
        return 0;
    }
    dstid = open("/home/mm/open.c.bak",O_WRONLY|O_CREAT);
    if(dstid<0)
    {
        printf("打开文件出错 \n");
        return 0;
    }
    pos = lseek(srcid,0,SEEK_CUR);
    printf("文件当前位置 %d \n",pos);
    while(readlen = read(srcid,buf,128)>0)//大于0说明文件还没有读完
    {
        write(dstid,buf,readlen);
        pos +=readlen;//修改读写指针位置
        lseek(srcid,pos,SEEK_SET);//设置读写指针位置
    }
 
    close(srcid);
    close(dstid);
}

针对上面例子的Makefile文档，上面文件目录为  /home/wxd/study/open.c

open:open.o
    gcc -o open open.o 
.PHONY:clean
clean:
    sudo rm -f *.o open open.c.bak ~*

read

read()是一个系统调用函数。用来从一个文件中，读取指定长度的数据到 buf 中。

使用read()时需要包含的头文件： <unistd.h>

函数原型：

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

　　ssize_t是系统头文件中 typedef 定义的数据类型，相当于 signed int。

参数：

　　fd：要从中读取内容的文件的文件描述符。

　　count：期望读取的文件字节数。

返回值：

　　成功 返回读到的字节数； 已读到文件结尾返回 0； 出错返回 -1。

Write

 write()是一个系统调用函数，作用是将buf 中的内容写入到文件中。

使用write()函数时要包含头文件 <unistd.h>。

函数原型：

　　ssize_t write(int fd, char *buf, size_t count)

参数：

　　fd：要从中读取内容的文件的文件描述符。

　　count：期望读取的文件字节数。

返回值：

　　写入成功返回实际写入的字节数，出错返回-1。

　　不得不提的是，返回-1的常见原因是：磁盘空间已满，超过了一个给定进程的文件长度。　　　　

lseek()的作用是，设置文件内容的读写位置。

　　每个打开的文件都有一个“当前文件偏移量”，是一个非负整数，用以度量从文件开始处计算的字节数。通常，读写操作都是从当前文件偏移量处开始，并使偏移量增加所读或写的字节数。默认情况下，你打开一个文件(open)，除非指定O_APPEND参数，不然位移量被设为0。

使用lseek()需要包含的头文件：<sys/types.h>,<unistd.h>

函数原型：

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

　　off_t是系统头文件定义的数据类型，相当于signed int

参数：

　　fd：是要操作的文件描述符

　　whence：是当前位置基点。

　　　　SEEK_SET，以文件的开头作为基准位置，新位置为偏移量的大小。

　　　　SEEJ_CUR，以当前文件指针的位置作为基准位置，新位置为当前位置加上偏移量。

　　　　SEEK_END，以文件的结尾为基准位置，新位置位于文件的大小加上偏移量。

　　offset：偏移量，要偏移的量。可正可负（向后移、向前移）；

返回值：

　　成功返回相对于文件开头的偏移量。　　　　出错返回-1

使用lseek获取文件大小：

 stat 的基本使用

stat：返回一个与此命

需要包含的头文件： <sys/types.h>，<sys/stat.h>，<unistd.h>

函数原型：

　　int stat(const char *path, struct stat *buf);
      int fstat(int fd, struct stat *buf);
      int lstat(const char *path, struct stat *buf);

参数：

　　对于stat() & lstat()来说path，是要查看属性的文件或目录的全路径名称

　　对于fstat，fd 是要查看属性文件的文件描述符

　　buf：指向用于存放文件属性的结构体，函数成功调用后，buf各个字段存放各个属性。

返回值 成：

　　功返回0；　　　　　　错误返回 -1；

给定一个文件：

　　stat 函数获得一个与此命名文件有关的信息（到一个struct stat 类型的buf中） 。

　　fstat 函数获得文件描述符 fd 打开文件的相关信息（到一个struct stat 类型的buf中） 。

　　lstat 函数类似于 stat，但是当命名文件是一个符号连接时， lstat 获取该符号连接的有关信息，而不是由该符号连接引用文件的信息。

struct stat在系统头文件<stat.h>中，

fcntl和select函数详解

第一、fcntl函数详细使用      

fcntl有强大的功能，它能够复制一个现有的描述符，获得/设置文件描述符标记，获得/设置文件状态标记，获得/设置异步I/O所有权，获得/设置纪录锁。

当多个用户共同使用，操作一个文件的情况，Linux通常采用的方法就是给文件上锁，来避免共享资源产生竞争的状态。

fcntl文件锁有两种类型：建议性锁和强制性锁
         建议性锁是这样规定的：每个使用上锁文件的进程都要检查是否有锁存在，当然还得尊重已有的锁。内核和系统总体上都坚持不使用建议性锁，它们依靠程序员遵守这个规定。
         强制性锁是由内核执行的。当文件被上锁来进行写入操作时，在锁定该文件的进程释放该锁之前，内核会阻止任何对该文件的读或写访问，每次读或写访问都得检查锁是否存在。

         使用fcntl文件锁进行I/O操作必须小心：进程在开始任何I/O操作前如何去处理锁，在对文件解锁前如何完成所有的操作，是必须考虑的。如果在设置锁之前打开文件，或者读取该锁之后关闭文件，另一个进程就可能在上锁/解锁操作和打开/关闭操作之间的几分之一秒内访问该文件。当一个进程对文件加锁后，无论它是否释放所加的锁，只要文件关闭，内核都会自动释放加在文件上的建议性锁（这也是建议性锁和强制性锁的最大区别）, 所以不要想设置建议性锁来达到永久不让别的进程访问文件的目的(强制性锁才可以)^_^；强制性锁则对所有进程起作用。

      可以用fcntl 函数改变一个已打开的文件的属性,可以重新设置读、写、追加、非阻塞等标志(这些标志称为File StatusFlag),而不必重新open 文件。
      #include <unistd.h>
      #include <fcntl.h>
      int fcntl(int fd, int cmd);
      int fcntl(int fd, int cmd, long arg);
      int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);

这个函数和open 一样,也是用可变参数实现的,可变参数的类型和个数取决于前面的cmd 参数。

文件锁包括了 建议性锁 和 强制性锁。

建议性锁要求每个上锁的文件的进程都要检查是否有锁存在，并且尊重已有的锁，在一般情况下，内核和系统都不使用建议性锁。

强制性锁是由内核执行的锁，当一个文件被上锁进行读写操作的时候，内核将阻止其他任何文件对其进行读写操作。每次读写操作都要检查是否有锁存在。

在Linux中实现上锁的函数有lock()和fcntl()。

lock()用于对文件施加建议性锁
fcntl()用于对文件施加建议性锁和强制性锁都行。同时还可以对文件某一条纪录进行上锁，也就是记录锁。

记录锁分为 读取锁（共享锁，它能够使多个进程都能在文件的同一部分建立读取锁） 和 写入锁（排斥锁，在任何时刻只能有一个进程在文件的某部分建立写入锁。）。

fcntl函数原型
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>

int fcntl(int fd,   //文件描述符
          int cmd , //不同的命令
          struct flock *lock) //设置记录锁的具体状态

cmd取值：
F_DUPFD   复制文件描述符
F_GETFD   获得fd的close-on-exec标志
F_SETFD   设置close-on-exec标志
F_GETFL   获得open设置标志
F_SETFL   设置lock描述的标志
F_GETLK   测试该锁是否被另外一把锁排斥
F_SETLKW 如果存在其他锁，则调用进程睡眠，如果捕捉到信号则睡眠中断
F_GETOWN 检索收到的SIGIO和SIGURG信号的进程号或者进程组号
F_SETOWN 设置进程号或进程组号

这里的lock结构体如下：
struct flock
{
    short l_type;   /*F_RDLCK(读取锁),F_WRLCK（写入锁）,F_UNLCK（解锁）*/
    off_t l_start; /*相对偏移量（字节）*/
    short l_whence; /*SEEK_SET ,SEEK_CUR ,SEEK_END */
    off_t l_len;    /*加锁区域长度*/
    pid_t l_pid;
}

成功：0
出错：-1
提示：如果加锁整个文件通常的方法是将l_start设置为0，l_whence设置为SEEK_SET, l_len设置为0。


       下面的例子使用F_GETFL和F_SETFL这两种fcntl 命令改变STDIN_FILENO的属性上O_NONBLOCK 选项,实现非阻塞读终端的功能。

用fcntl改变File Status Flag

             #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 n;
                     int flags;
                     flags = fcntl(STDIN_FILENO, F_GETFL);
                     flags |= O_NONBLOCK;
                     if (fcntl(STDIN_FILENO, F_SETFL, flags) == -1)
            　　 {
                             perror("fcntl");
                             exit(1);
                     }
             tryagain:
                     n = read(STDIN_FILENO, buf, 10);
                     if (n < 0)
                    {
                             if (errno == EAGAIN)
                            {
                                     sleep(1);
                                     write(STDOUT_FILENO, MSG_TRY,strlen(MSG_TRY));
                                     goto tryagain;
                             }
                             perror("read stdin");
                             exit(1);
                     }
                     write(STDOUT_FILENO, buf, n);
                     return 0;
             }

第二、select函数详细使用   

      select系统调用是用来让我们的程序监视多个文件句柄(file descriptor)的状态变化的。程序会停在select这里等待，直到被监视的文件句柄有某一个或多个发生了状态改变。

        文件在句柄在Linux里很多，如果你man某个函数，在函数返回值部分说到成功后有一个文件句柄被创建的都是的，如man socket可以看到“On success, a file descriptor for the new socket is returned.”而man 2 open可以看到“open() and creat() return the new file descriptor”，其实文件句柄就是一个整数，看socket函数的声明就明白了：
int socket(int domain, int type, int protocol);
         当然，我们最熟悉的句柄是0、1、2三个，0是标准输入，1是标准输出，2是标准错误输出。0、1、2是整数表示的，对应的FILE *结构的表示就是stdin、stdout、stderr，0就是stdin，1就是stdout，2就是stderr。
比如下面这两段代码都是从标准输入读入9个字节字符：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char ** argv)
{
        char buf[10] = "";
        read(0, buf, 9); /* 从标准输入 0 读入字符 */
        fprintf(stdout, "%s\n", buf); /* 向标准输出 stdout 写字符 */
        return 0;
}
/* **上面和下面的代码都可以用来从标准输入读用户输入的9个字符** */
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char ** argv)
{
        char buf[10] = "";
        fread(buf, 9, 1, stdin); /* 从标准输入 stdin 读入字符 */
        write(1, buf, strlen(buf));
        return 0;
}

        继续上面说的select，就是用来监视某个或某些句柄的状态变化的。select函数原型如下：
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
        函数的最后一个参数timeout显然是一个超时时间值，其类型是struct timeval *，即一个struct timeval结构的变量的指针，所以我们在程序里要申明一个struct timeval tv;然后把变量tv的地址&tv传递给select函数。struct timeval结构如下：

第2、3、4三个参数是一样的类型： fd_set *，即我们在程序里要申明几个fd_set类型的变量，比如rdfds, wtfds, exfds，然后把这个变量的地址&rdfds, &wtfds, &exfds 传递给select函数。这三个参数都是一个句柄的集合，第一个rdfds是用来保存这样的句柄的：当句柄的状态变成可读的时系统就会告诉select函数返回，同理第二个wtfds是指有句柄状态变成可写的时系统就会告诉select函数返回，同理第三个参数exfds是特殊情况，即句柄上有特殊情况发生时系统会告诉select函数返回。特殊情况比如对方通过一个socket句柄发来了紧急数据。如果我们程序里只想检测某个socket是否有数据可读，我们可以这样：

注意select函数的第一个参数，是所有加入集合的句柄值的最大那个值还要加1。比如我们创建了3个句柄：
/************关于本文档********************************************
*filename: Linux网络编程一步一步学-select详解
*purpose: 详细说明select的用法
*********************************************************************/
int sa, sb, sc;
sa = socket(...); /* 分别创建3个句柄并连接到服务器上 */
connect(sa,...);
sb = socket(...);
connect(sb,...);
sc = socket(...);
connect(sc,...);

FD_SET(sa, &rdfds);/* 分别把3个句柄加入读监视集合里去 */
FD_SET(sb, &rdfds);
FD_SET(sc, &rdfds);
在使用select函数之前，一定要找到3个句柄中的最大值是哪个，我们一般定义一个变量来保存最大值，取得最大socket值如下：

然后调用select函数：

ret = select(maxfd + 1, &rdfds, NULL, NULL, &tv); /* 注意是最大值还要加1 */

同样的道理，如果我们要检测用户是否按了键盘进行输入，我们就应该把标准输入0这个句柄放到select里来检测，如下：

 使用文件标准I/O进行复制文件：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
 
#define SRC_FILE_NAME "/home/mm/copy.c" /* 源文件名 */
#define DEST_FILE_NAME "/home/mm/copy.c.bak" /* 目标文件名文件名 */
 
int cp_file(char *sfile,char *dfile,u_int32_t uLen)
{
    FILE *sFile = NULL,*dFile = NULL;
    char *line = NULL;
    int tmpNO;
    if((sFile= fopen(sfile,"rb+")) == (FILE *)NULL)   //打开原文件
    {
        return -1;
    }
    if((dFile=fopen(dfile,"wb+")) == (FILE *)NULL)  //打开新文件
    {
        return -1;
    }
 
    line = (char *)malloc(uLen);
    if(line == NULL)
    {
        return -1;
    }
 
    memset(line,0,uLen);
 
    if(fread(line,sizeof(char),uLen,sFile) != uLen)     //读取原文件内容，如果文件很大，请分块读取
    {
        printf("updatefile:fopen error");
        fclose(sFile);
        free(line);
        return -1;
    }
 
 
    if(fwrite(line,sizeof(char),uLen,dFile) != uLen)      //写入新文件
    {
        printf("updatefile:fopen error");
        fclose(dFile);
        free(line);
        return -1;
    }
 
    tmpNO = fileno(dFile);
    fsync(tmpNO);                                 //刷新内核的块缓存
    fclose(sFile);
    fclose(dFile);
    free(line);
    return 0;
}
 
int main(void)
{
    struct stat buf;
    stat(SRC_FILE_NAME, &buf);
    if(cp_file(SRC_FILE_NAME,DEST_FILE_NAME,buf.st_size)<0)
        printf("copy file error");
    return 0;

}

1. #include <sys/types.h>
2. #include <sys/stat.h>
3. #include <unistd.h>
4. #include <fcntl.h>
5. #include <stdio.h>
6. #include <stdlib.h>
7. #include <string.h>
8. int main()
9. {
10.     int srcid,dstid;
11.     unsigned char buf[128];
12.     int readlen,pos;
13.     memset(buf,0x00,128);
14.     srcid = open("/home/mm/open.c",O_RDONLY);
15.     if(srcid<0)
16.     {
17.         printf("打开文件出错 \n");
18.         return 0;
19.     }
20.     dstid = open("/home/mm/open.c.bak",O_WRONLY|O_CREAT);
21.     if(dstid<0)
22.     {
23.         printf("打开文件出错 \n");
24.         return 0;
25.     }
26.     pos = lseek(srcid,0,SEEK_CUR);
27.     printf("文件当前位置 %d \n",pos);
28.     while(readlen = read(srcid,buf,128)>0)
29.     {
30.         write(dstid,buf,readlen);
31.         pos +=readlen;
32.         lseek(srcid,pos,SEEK_SET);
33.     }
34.  
35.     close(srcid);
36.     close(dstid);
37. }

嵌入式-文件I/O

原文：https://www.cnblogs.com/wddx5/p/12444297.html