《嵌入式Linux应用编程（四）：Linux文件IO系统调用深度解析》

今日学习内容

1. 文件IO与标准IO核心对比

2. 文件描述符（File Descriptor）

(1) 内核级文件访问句柄

• 本质：整数标识符（索引内核文件表）
• 预定义fd：

  fd	符号	设备
  0	STDIN	标准输入
  1	STDOUT	标准输出
  2	STDERR	标准错误

(2) 生命周期管理

int fd = open("file.txt", O_RDWR);  // 获取fd  
read(fd, buf, size);                // 使用fd操作  
close(fd);                         // 释放fd（必须！）  

3. 文件权限控制：umask机制

(1) 权限计算规则

权限计算遵循公式：mode & ~umask

• 查看umask：终端输入umask

4. 核心系统调用详解

(1) 文件打开：open

#include <fcntl.h>  
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);  

常用flags组合：

(2) 数据读取：read

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

• 返回值：
  • 成功：实际读取字节数
  • 文件末尾：0
  • 错误：-1

(3) 数据写入：write

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

• 返回值：实际写入字节数（可能小于请求值）

(4) 文件定位：lseek

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);  

典型应用：

lseek(fd, 0, SEEK_END);  // 定位到文件末尾  

(5) 文件关闭：close

 #include <unistd.h>int close(int fd);  // 成功返回0，失败返回-1  

打开的文件描述符必须显式关闭！

5. 代码

open.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>int main(int argc, char const *argv[])
{int fd = open("./2.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0664);if(-1 == fd){printf("error\n");return -1;}printf("fd = %d\n", fd);close(fd);return 0;
}

​​​​write.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>int main(int argc, char const *argv[])
{int fd = open("./2.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0664);if(-1 == fd){printf("error\n");return -1;}char *buf = "hello";write(1, buf, sizeof(buf));close(fd);return 0;
}

read.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>int main(int argc, char const *argv[])
{int fd = open("./2.txt", O_RDONLY);if(-1 == fd){printf("error\n");return -1;}char buff[1024] = {0};ssize_t cnt = read(fd, buff, sizeof(buff));// printf("cnt = %ld\n", cnt);printf("buff = %s\n", buff);close(fd);return 0;
}

cats

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>int main(int argc, char const *argv[])
{int fd = open(argv[1], O_RDONLY);if(-1 == fd){printf("error\n");return -1;}char buff[1024] = {0};while(1){ssize_t cnt = read(fd, buff, sizeof(buff));write(1, buff, cnt);if(0 == cnt){break;}}close(fd);return 0;
}

copy.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>int main(int argc, char const *argv[])
{int fd = open(argv[1], O_RDONLY);if(-1 == fd){printf("error\n");return -1;}char buff[1024] = {0};while(1){ssize_t cnt = read(fd, buff, sizeof(buff));write(1, buff, cnt);if(0 == cnt){break;}}close(fd);return 0;
}

lseek.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>int main(int argc, char const *argv[])
{int fd = open("./1.txt", O_RDONLY);if(fd < 0){printf("error\n");return -1;}off_t len = lseek(fd, 0, SEEK_END);printf("%ld\n", len);lseek(fd, 0, SEEK_SET);close(fd);return 0;
}

rizhi.c

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>
FILE *fp = NULL;
int init_log()
{fp = fopen("./log.txt", "a");if(NULL == fp){printf("open error\n");return -1;}  return 0;
}int write_log(int level)
{time_t now = time(NULL);struct tm *pt = localtime(&now);const char *plevel = {0};switch (level) {case 2:  plevel = "ERROR";   break;case 1:  plevel = "WARNING"; break;case 0:  plevel = "INFO";    break;}fprintf(fp, "[%d-%d-%d %d:%d:%d] [%d]:%s\n", pt->tm_year+1900, pt->tm_mon+1,pt->tm_mday,pt->tm_hour, pt->tm_min, pt->tm_sec, level, plevel);return 0;
}void unint_log()
{fclose(fp);
}int main(void)
{init_log();int i;for(i = 0; i < 100; ++i){write_log(2);  write_log(0);write_log(1); }unint_log();return 0;
}

总结

1. 文件IO核心价值：
   • 直接内核交互 → 实时性保障
   • 设备文件操作唯一途径
2. 系统调用：

   操作	关键注意
   open	正确处理O_CREAT的mode参数
   read/write	循环处理部分写入/读取
   lseek	支持负偏移（向前回溯）
   close	配对调用防止fd泄漏

3. 嵌入式场景适配：
   • 设备驱动开发必用文件IO
   • 日志系统优先选无缓冲写入（防断电丢失）
   • 敏感文件设置严格权限（open(..., 0600)）