• 输入/输出是主存和外部设备之间拷贝数据的过程
  • 设备->内存(输入操作)
  • 内存->设备(输出操作)
• 高级I/0
  • ANSI C提供的标准I/O库称为高级I/O，通常也称为带缓冲的I/O
• 低级I/O
  • 通常也称为不带缓冲的I/O

• 对于Linux而言，所有对设备或文件的操作都是通过文件描述符进行的。
• 当打开或者创建一个文件的时候，内核向进程返回一个文件描述符（非负整数）。后续对文件的操作只需通过该文件描述符，内核记录有关这个打开文件的信息。
• 一个进程启动时，默认打开了3个文件，标准输入、标准输出、标准错误，对应文件描述符是0(STDIN_FILENO） 、1 (STDOUT_FILENO） 、2(STDERR_FILENO）,这些常量定义在unistd. h头文件中。
• fileno:将文件指针转换为文件描述符
• fdopen:将文件描述符转换为文件指针

• 有几种方法可以获得允许访问文件的文件描述符。最常用的是使用open ()(打开）系统调用
• 函数原型
  • int open(const char *path, int flags);
• 参数
  • path :文件的名称，可以包含（绝对和相对）路径
  • flags:文件打开模式
• 返回值
  • 打开成功，返回文件描述符;
  • 打开失败，返回—1

• 函数原型
  • int open(const char *path, int flags,mode_t mode);
• 参数
  • path :文件的名称，可以包含（绝对和相对）路径
  • flags:文件打开模式，见下表
  • mode:用来规定对该文件的所有者，文件的用户组及系统中其他用户的访问权限，见下表
• 返回值
  • 打开成功，返回文件描述符;
  • 打开失败，返回-1

• 为了重新利用文件描述符,用close()系统调用释放打开的文件描述符
• 函数原型:int close(int fd);
• 函数参数:
  • fd :要关团的文件的文件描述符
• 返回值
  • 如果出现错误，返回-1调用成功返回0

• 一旦有了与一个打开文件描述相连的文件描述符，只要该文件是用O_RDONLY或O_RDWR标志打并的，就可以用read()系统调用从该文件中读取字节
• 函数原型:
• ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
• 参数
  • fd:想要读的文件的文件描述符
  • buf :指向内存块的指针，从文件中读取来的字节放到这个内存块中
  • count :从该文件复制到buf中的字节个数
• 返回值
  • 如果出现错误，返回-1读文件结束,返回0,否则返回从该文件复制到规定的缓冲区中的字节数

• 用write()系统调用将数据写到一个文件中
• 函数原型:
  • ssize_t write(int fd,const void*buf, size_t count);
• 函数参数:
  • fd:要写入的文件的文件描述符
  • buf:指向内存块的指针，从这个内存块中读取数据写入到文件中
  • count:要写入文件的字节个数
• 返回值
  • 如果出现错误，返回-1，如果写入成功，则返回写入到文件中的字节个数

读操作一般意味着数据已经从外存读到缓冲区了，但写操作不一定意味着从缓冲区写到外存，除非指定了同步选项

• 到目前为止的所有文件访问都是顺序访问。这是因为所有的读和写都从当前文件的偏移位置开始，然后文件偏移值自动地增加到刚好超出读或写结束时的位置，使它为下一次访问作好准备。
• 有个文件偏移这样的机制，在Linux系统中，随机访问就变得很简单，你所需做的只是将当前文件移值改变到有关的位置，它将迫使一次read()或write()发生在这一位置。(除非文件被O_APPEND打开，在这种情况下，任何write调用仍将发生在文件结束处)

此函数为linux系统调用，对应c库中的fseek

• 功能说明:通过指定相对于开始位置、当前位置或末尾位置的字节数来重定位curp，这取决于lseek()函数中指定的位置
• 原型:
  • off_t lseek (int fd，off_t offset,int base);
• 参数
  • fd：需设置的文件标识符
  • offset：偏移量
  • base：搜索的起始位置，见下表
• 返回值:返回新的文件偏移值

• 功能说明:打开一个目录
• 原型:
  • DIR* opendir(char*pathname);
• 参数
  • pathname: 路径名
• 返回值:打开成功，返回一个目录指针打开失败，则返回0

• 功能说明:访问指定目录中下一个连接的细节
• 原型:
  • struct dirent* readdir(DIR *dirptr);
• 参数
  • 目录指针
• 返回值:返回一个指向dirent结构的指针，它包含指定目录中下一个连接的细节; 没有更多连接时,返回0

struct dirent {
    ino_t          d_ino;       /* Inode number */
    off_t          d_off;       /* Not an offset; see below */
    unsigned short d_reclen;    /* Length of this record */
    unsigned char  d_type;      /* Type of file; not supported
                                  by all filesystem types */
    char           d_name[256]; /* Null-terminated filename */
};

• 功能说明:用来改变给定路径名pathname的文件的权限位

• 功能说明:用来改变文件所有者的识别号(ownerid)或者它的用户组识别号(group lD)

• 功能：读取文件元数据

struct stat {
    dev_t     st_dev;         /* ID of device containing file */
    ino_t     st_ino;         /* Inode number */
    mode_t    st_mode;        /* File type and mode */
    nlink_t   st_nlink;       /* Number of hard links */
    uid_t     st_uid;         /* User ID of owner */
    gid_t     st_gid;         /* Group ID of owner */
    dev_t     st_rdev;        /* Device ID (if special file) */
    off_t     st_size;        /* Total size, in bytes */
    blksize_t st_blksize;     /* Block size for filesystem I/O */
    blkcnt_t  st_blocks;      /* Number of 512B blocks allocated */

    /* Since Linux 2.6, the kernel supports nanosecond
      precision for the following timestamp fields.
      For the details before Linux 2.6, see NOTES. */

    struct timespec st_atim;  /* Time of last access */
    struct timespec st_mtim;  /* Time of last modification */
    struct timespec st_ctim;  /* Time of last status change */

#define st_atime st_atim.tv_sec      /* Backward compatibility */
#define st_mtime st_mtim.tv_sec
#define st_ctime st_ctim.tv_sec
};

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>

int stat(const char *pathname, struct stat *statbuf);
int fstat(int fd, struct stat *statbuf);
int lstat(const char *pathname, struct stat *statbuf);

• dup: 复制文件描述符，新的描述符为描述符表当前空闲的最小值处
• dup2：强制使用一个指定的描述符（如果非空闲先close再dup）
• fcntl(fd,F_DUPFD,fd_start); 从fd_start开始搜索可用的最小文件描述符。

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );

• 复制文件描述符
  • F_DUPFD (long)
• 文件描述符标志
  • F_GETFD (void)
  • F_SETFD (long)
• 文件状态标志
  • F_GETFL (void)
  • F_SETFL (long)
• 文件锁
  • F_GETLK
  • F_SETLK，F_SETLKW

struct flock {
    ...
    short l_type;    /* Type of lock: F_RDLCK,
                        F_WRLCK, F_UNLCK */
    short l_whence;  /* How to interpret l_start:
                        SEEK_SET, SEEK_CUR, SEEK_END */
    off_t l_start;   /* Starting offset for lock */
    off_t l_len;     /* Number of bytes to lock */
    pid_t l_pid;     /* PID of process blocking our lock
                        (set by F_GETLK and F_OFD_GETLK) */
    ...
}