C语言系统调用linux文件系统

在C语言中，

open

、

write

和

read

函数是系统调用（system calls），它们直接由操作系统提供，用于底层的文件操作。这些函数是UNIX和类UNIX系统（如Linux）中的标准接口，不同于C标准库中的文件操作函数（如

fopen

、

fwrite

和

fread

）。

open

open函数用于打开一个文件或创建一个新文件，并返回一个文件描述符。这个函数在C语言的标准库中定义在<fcntl.h>头文件中。

#include<fcntl.h>int fd =open(constchar*pathname,int flags,mode_t mode);

• pathname：要打开的文件的路径。
• flags：文件打开的模式标志，例如O_RDONLY（只读）、O_WRONLY（只写）、O_RDWR（读写）、O_CREAT（如果文件不存在则创建）等。
• mode：文件创建时的权限模式，通常是一个三位八进制数，例如0666表示读写权限。

返回值：

• 成功时返回一个文件描述符（非负整数）。
• 失败时返回-1，并设置errno。

常见的 flags

1. O_RDONLY:- 只读模式打开文件。- 文件描述符用于读取操作。
2. O_WRONLY:- 只写模式打开文件。- 文件描述符用于写入操作。
3. O_RDWR:- 读写模式打开文件。- 文件描述符可以用于读取和写入操作。
4. O_CREAT:- 如果文件不存在，则创建文件。- 需要提供 mode 参数来设置文件权限（如果文件被创建）。
5. O_TRUNC:- 如果文件已存在且以写入模式打开，则截断文件为零长度（即清空文件内容）。
6. O_APPEND:- 以追加模式打开文件。- 写入数据时，数据将被追加到文件的末尾，而不是覆盖文件的现有内容。
7. O_EXCL:- 与 O_CREAT 一起使用时，如果文件已经存在，则 open 调用失败。- 用于确保文件的创建是唯一的。
8. O_NONBLOCK:- 以非阻塞模式打开文件。- 读写操作不会阻塞进程，适用于需要非阻塞操作的情况（如管道和套接字）。
9. O_SYNC:- 以同步模式打开文件。- 写入操作会在返回前确保数据被写入磁盘，适用于对数据持久性要求高的场景。
10. O_DSYNC:

• 以同步模式打开文件。不包括文件的元数据（如修改时间等）
• 由于 O_DSYNC 不涉及文件的元数据同步，它的性能开销通常低于 O_SYNC。这使得 O_DSYNC 更适合对数据持久性要求高但对元数据一致性要求相对较低的场景。

文件权限（mode）

当使用

O_CREAT

创建文件时，还需要指定文件权限（mode）。这是一个三位八进制数，表示文件的权限。例如：

• **0666**：文件的所有者、组和其他用户都有读写权限。
• **0644**：文件的所有者有读写权限，而组和其他用户只有读权限。
• **0755**：文件的所有者有读、写和执行权限，而组和其他用户只有读和执行权限。

权限模式由三个部分组成，分别表示文件的用户、组和其他用户的权限：

• 用户权限（Owner permissions）：前两位（如6表示读写权限，4表示读权限）。
• 组权限（Group permissions）：中间两位。
• 其他权限（Other permissions）：最后两位。

write

write

函数用于向文件写入数据。它在

<unistd.h>

头文件中定义。

#include<unistd.h>ssize_twrite(int fd,constvoid*buf,size_t count);

• fd：文件描述符，通过open函数获得。
• buf：指向要写入数据的内存区域的指针。
• count：要写入的字节数。

返回值：

• 成功时返回实际写入的字节数。
• 失败时返回-1，并设置errno。

read

read

函数用于从文件中读取数据。它同样在

<unistd.h>

头文件中定义。

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

• fd：文件描述符，通过open函数获得。
• buf：指向用来存储读取数据的内存区域的指针。
• 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）。
• 返回0表示文件末尾。
• 失败时返回-1，并设置errno。

lseek

lseek

是一个用于调整文件描述符的文件偏移量的系统调用。它可以在文件中设置读写操作的位置。以下是

lseek

的基本用法和参数说明：

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

• fd：文件描述符，通常由 open 系统调用返回。
• offset：新的偏移量值，具体含义取决于 whence 参数。
• whence：指定偏移量的起始位置，可以是以下三个常量之一： - SEEK_SET：文件的起始位置。- SEEK_CUR：文件当前的位置。- SEEK_END：文件的末尾位置。

返回值

• 成功时，lseek 返回新的文件偏移量。
• 失败时，返回 -1 并设置 errno 以指示错误原因。

综合示例

#include<fcntl.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<unistd.h>intmain(){int fd =open("out.txt", O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC,0644);if(fd <0){perror("open");exit(EXIT_FAILURE);}// 写入数据constchar*message ="Hello World";ssize_t bytesWritten =write(fd, message,strlen(message));if(bytesWritten <0){perror("write");close(fd);exit(EXIT_FAILURE);}// 将文件描述符 fd 的偏移量设置到文件的开始位置if(lseek(fd,0,SEEK_SET)<0){perror("lseek");close(fd);exit(EXIT_FAILURE);}// 读取数据char buffer[20];ssize_t bytesRead =read(fd, buffer,sizeof(buffer)-1);if(bytesRead <0){perror("read");close(fd);exit(EXIT_FAILURE);}// 字符串要添加终止符
    buffer[bytesRead]='\0';printf("%s\n", buffer);// 关闭文件close(fd);return0;}