【Linux】Linux文件结构及操作方式

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Linux文件操作
Linux中，一切皆文件(网络设备除外)。
硬件设备也是文件，通过文件来使用设备。
目录(文件夹)也是一种文件。

Linux文件的结构

【Linux】Linux文件结构及操作方式

·  root:该目录为系统管理员(也称作超级管理员)的用户主目录。
·  bin:bin是Binary的缩写，这个目录存放着最经常使用的命令。
·  boot:这里存放的是启动Linux时使用的一些核心文件，包括一些连接文件和镜像文件。
·  deb:deb是Device(设备)的缩写，该目录下存放的是Linux的外部设备，在Linux中访问设备的方式和访问文件的方式是相同的。
·  etc:所有的配置文件，所有的系统管理所需要配置文件和子目录都存放在这里。
·  home:用户的主目录，在Linux系统中，每个用户都有一个自己目录，一般该目录名是以用户的账号命名的。
·  var:存放着不断变化的文件数据，我们习惯将那些经常被修改的目录放在这个目录下。包括各种日志文件。
·  lib:这个目录里存放着系统最基本的动态链接共享库，其作用类似于Windows里的DLL文件。几乎所有的应用程序都要使用到这个共享库。
·  usr:系统用户工具和程序
·  bin:用户命令
·  sbin:超级用户使用的比较高级的管理程序和系统守护程序
·  include:标准头文件
·  lib:库文件
·  src:内核源代码
·  tmp:用来存放一些临时文件
·  media：Linux系统会自动识别一些设备，例如U盘、光驱等，当识别后，Linux会把识别的设备挂载到这个目录下。
·  mnt:临时挂载其他文件。
·  proc:包含了进程的相关信息。

Linux文件的操作方式
· 文件描述符fd
fd是一个大于等于0的整数。
每打开一个文件，就创建一个文件描述符，通过文件描述符来操作文件。

预定义的文件描述符：
0: 标准输入，对应于已打开的标准输入设备(键盘)
1: 标准输出，对应于已打开的标准输出设备(控制台)
2: 标准错误，对应于已打开的标准错误输出设备(控制台)
(运行程序在proc文件夹中的对应进程文件夹下查看fd文件夹)
多次打开同一个文件，可以得到多个不同的文件描述符。

· 使用底层文件操作(系统调用)
例如：read

· 使用I/O库函数
例如: fread

Linux底层文件操作
(关于文件的系统调用)

write
往一个文件描述符中写数据。

返回值:
· 成功：返回实际写入的字节数
· 失败：返回-1，设置错误号errno，用strerror(errno)查看
注意：

· 从文件当前指针位置开始写入。文件刚打开时从文件指针指向文件头。
示例:

1. #include <stdlib.h>
   
2. #include <stdio.h>
   
3. #include <errno.h>
   
4. #include <string.h>
   
5. 
   
6. int main(void) {
   
7. 
   
8.         char buff[] = "hello world\n";
   
9.         //1 2 都是输出到控制台
   
10.         int len = 0;
    
11.         len = write(1, buff, sizeof(buff));//标准输出
    
12.         if (len < 0) {
    
13.                 printf("write failed.reason:%s\n",strerror(errno));
    
14.         }
    
15.         len = write(2, buff, sizeof(buff));//标准出错输出
    
16.         if (len < 0) {
    
17.                 printf("write failed.reason:%s\n", strerror(errno));
    
18.         }
    
19.         return 0;

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read
从一个文件描述符中读取count个字节到buff中。

返回值:
· 大于0——实际读取的字节数
· 0——已读到文件尾
· -1——出错

注意：
· 参数3表示最多能接受的字节数，而不是指一定要输入的字节数。

示例:

1. char buffer[1024];
   
2. int cnt = read(0,buffer,sizeof(buffer));//从标准输入读

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open

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

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打开文件
返回值:
· 成功：文件描述符
· 失败：-1

打开方式:
· O_RDONLY 只读
· O_WRONLY 只写
· O_RDWR 读写
· O_CREAT 如果文件不存在，则创建该文件，并使用第3个参数设置权限,如果文件存在 ，则只打开文件。
· O_EXCL 如果同时使用O_CREAT而且该文件又已经存在时，则返回错误, 用途：以防止多个进程同时创建同一个文件
· O_APPEND 尾部追加方式（打开后，文件指针指向文件的末尾）
· O_TRUNC 若文件存在，则长度被截为0，属性不变

参数3：设置权限
· 略
注意:

· 返回的文件描述符是该进程未打开 的最小的文件描述符。
示例:

1. #include <unistd.h>
   
2. #include <stdio.h>
   
3. #include <stdlib.h>
   
4. #include <sys/types.h>
   
5. #include <sys/stat.h>
   
6. #include <fcntl.h>
   
7. #include <errno.h>
   
8. #include <string.h>

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提示：!gcc——重新执行gcc上次编译的命令

close

1. int close(int fd);

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关闭文件

终止指定文件描述符与对应文件之间的关联。
并释放该文件描述符，即该文件描述符可被重新使用。

返回值:
· 成功：0
· 失败：-1

示例:

1. #include <unistd.h>
   
2. #include <stdio.h>
   
3. #include <stdlib.h>
   
4. #include <sys/types.h>
   
5. #include <sys/stat.h>
   
6. #include <fcntl.h>
   
7. #include <errno.h>
   
8. #include <string.h>

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提示:
· 观察耗时:time xxx
· 程序总的执行时间
· 程序本身所消耗的时间
· 系统调用所消耗的时间

【Linux】Linux文件结构及操作方式

lseek

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

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重新定义读写文件的偏移。

返回值:
· 成功:返回新的文件位置与文件头之间的偏移。
· 失败:-1

示例：从一个文件偏移100处，拷贝100字节到另一个文件。

1. #include <unistd.h>
   
2. #include <stdio.h>
   
3. #include <stdlib.h>
   
4. #include <sys/types.h>
   
5. #include <sys/stat.h>
   
6. #include <fcntl.h>
   
7. #include <errno.h>
   
8. #include <string.h>
   
9. #define  FILE1_NAME "lseek_test.c"
   
10. #define  FILE2_NAME "lseek_test2.txt"
    
11. #define  SIZE 100
    
12. int main(void) {
    
13.         int file1, file2;
    
14.         char buffer[1024];
    
15.         int ret;
    
16.         file1 = open(FILE1_NAME, O_RDONLY);
    
17.         if (file1 < 0) {
    
18.                 printf("open file failed! reason:%s\n", strerror(errno));
    
19.                 exit(-1);
    
20.         }
    
21.         file2 = open(FILE2_NAME, O_CREAT | O_WRONLY, S_IRUSR | S_IWUSR);
    
22.         if (file2 < 0) {
    
23.                 printf("open file failed! reason:%s\n", strerror(errno));
    
24.                 exit(-2);
    
25.         }
    
26.         //文件句柄，偏移量，从哪偏移
    
27.         ret = lseek(file1, 0, SEEK_END);
    
28.         printf("file size: %d\n", ret);
    
29.         ret = lseek(file1, 100, SEEK_SET);
    
30.         printf("lseek ret:%d\n", ret);
    
31.         ret = read(file1, buffer, SIZE);
    
32.         if (ret > 0) {
    
33.                 buffer[ret] = '\0';
    
34.                 write(file2,buffer,SIZE);
    
35.         }
    
36.         close(file1);
    
37.         close(file2);
    
38.         return 0;

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ioctl
嵌入式相关
ioctl是设备驱动程序中对设备的I/O通道进行管理的函数。所谓对I/O通道进行管理，就是对设备的一些特性接口进行控制，例如串口的传输波特率、马达的转速等等。是设备驱动程序中设备控制接口函数，用来控制设备。

1. int ioctl(int fd, int cmd,[int *argdx, int argcx]);

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· fd是用户程序打开设备时使用open函数返回的文件标示符，
· cmd是用户程序对设备的控制命令，后面是一些补充参数，一般最多一个，这个参数的有无和cmd的意义相关。

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