Linux系统IO(1)
Linux系统IO(1)
1 目录
1.1 . IO缓冲
缓冲区：在内存中开辟一块空间，用来暂时存放数据，以便后续处理。
缓冲区的作用：
- 减少IO操作，提高效率
- 缓冲区可以提高数据的可靠性
- 缓冲区可以提高数据的一致性
缓冲区的分类：
- 全缓冲区：缓冲区的大小等于数据块的大小，数据被一次性读入缓冲区，并在缓冲区中处理。
- 行缓冲区：缓冲区的大小等于数据块的大小，数据被分成一行一行的读入缓冲区，并在缓冲区中处理。
- 无缓冲区：数据直接从磁盘读入内存，不经过缓冲区。
缓冲区的一般性选择：
- 对于磁盘IO，选择全缓冲区或行缓冲区。
- 对于网络IO，选择行缓冲区。
- 对于内存IO，选择无缓冲区。
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2 . 标准错误
在 Linux 系统编程中，标准错误（Standard Error, stderr）是程序用于输出错误信息的流。它与标准输入（stdin）和标准输出（stdout）一起构成了三个标准 I/O 流。以下是关于 Linux 标准错误的一些关键概念和使用方法：
2.1 . 标准错误的作用
- 错误信息：
stderr主要用于输出错误信息或警告信息，以便用户能够了解程序执行过程中遇到的问题。 - 分离输出：通过将错误信息发送到
stderr，而正常输出发送到stdout，可以方便地将二者分开处理。例如，使用命令行重定向时，你可以只重定向标准输出而不影响标准错误。
2.2 . 标准错误的特点
- 未缓冲：
stderr默认是未缓冲的（unbuffered），这意味着写入stderr的内容会立即显示，而不会等待缓冲区满或刷新。这有助于确保错误信息及时出现，尤其是在程序崩溃的情况下。 - 文件描述符：
stderr的文件描述符为2，而stdin和stdout分别为0和1。
2.3 . 如何使用标准错误
C语言中的使用：
使用
fprintf函数将信息写入stderr。例如：1
fprintf(stderr, "这是一个错误消息。\n");
使用
perror函数打印错误信息并附加系统错误信息。例如：1
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4if (stat("f001.txt",&stat_buf)) {
perror("无法访问文件");
}
若 stat 调用失败，则会打印 "无法访问文件: No such file or directory"。- 使用
strerror函数返回一个指向错误描述字符串的指针，该字符串描述了由参数指定的错误码。你可以将返回的字符串与你自己的错误信息组合起来使用。
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int main() {
int fd = open("nonexistent_file.txt", O_RDONLY);
if (fd == -1) {
fprintf(stderr, "open failed: %s\n", strerror(errno)); // 输出类似于 "open failed: No such file or directory"
}
return 0;
}
3 文件IO
Linux 提供了一套丰富的文件 I/O API，用于执行文件的创建、打开、读取、写入、关闭等操作。以下是 Linux 文件 I/O 中最常用的一些 API 函数及其简要说明：
3.1 . 打开和创建文件
open：打开或创建一个文件。1
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int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);pathname：文件路径。flags：指定文件的打开模式（如O_RDONLY,O_WRONLY,O_RDWR）和其他选项（如O_CREAT,O_TRUNC）。mode：当使用O_CREAT标志时，指定新文件的权限。
creat：创建一个新文件（相当于open使用O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC模式）。1
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int creat(const char *pathname, mode_t mode);
3.2 . 关闭文件
close：关闭一个打开的文件描述符。1
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int close(int fd);fd：文件描述符。
3.3 . 读取和写入文件
read：从文件描述符读取数据到缓冲区。1
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ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);fd：文件描述符。buf：指向缓冲区的指针。count：要读取的最大字节数。
write：将缓冲区中的数据写入文件描述符。1
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ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);fd：文件描述符。buf：指向缓冲区的指针。count：要写入的字节数。
3.4 . 文件位置控制
lseek：改变文件描述符的位置指针。1
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off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);fd：文件描述符。offset：偏移量。whence：参考点（SEEK_SET、SEEK_CUR或SEEK_END）。
3.5 . 获取文件状态
stat：获取文件或目录的状态信息。1
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int stat(const char *pathname, struct stat *statbuf);fstat：通过文件描述符获取文件状态信息。1
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int fstat(int fd, struct stat *statbuf);lstat：获取符号链接本身的状态信息，而不是符号链接指向的文件。1
2
int lstat(const char *pathname, struct stat *statbuf);
3.6 . 删除文件和目录
unlink：删除一个文件。1
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int unlink(const char *pathname);rmdir：删除一个空目录。1
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int rmdir(const char *pathname);
3.7 . 目录操作
opendir：打开一个目录流。1
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DIR *opendir(const char *name);readdir：读取目录流中的下一个条目。1
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struct dirent *readdir(DIR *dirp);closedir：关闭一个目录流。1
2
int closedir(DIR *dirp);
测试1:实现类似于 ls -l 命令的功能，打印文件或目录的详细信息。
测试2:实现类似于 ls -R 命令的功能，打印目录树。
head.h ：1
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dirRecursion.c：1
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void dirRecursion(const char *dirname);
void fileInformtion(const char *dirname);
char getFileTypeChar(mode_t mode);
int main(int argc, char const *argv[]) {
if (argc < 2) {
ERRLOG("缺少参数");
return -1;
}
fileInformtion(argv[1]);
// dirRecursion(argv[1]);
return 0;
}
char getFileTypeChar(mode_t mode) {
if (S_ISREG(mode)) return '-'; // 普通文件
if (S_ISDIR(mode)) return 'd'; // 目录
if (S_ISLNK(mode)) return 'l'; // 符号链接
if (S_ISCHR(mode)) return 'c'; // 字符设备
if (S_ISBLK(mode)) return 'b'; // 块设备
if (S_ISSOCK(mode)) return 's'; // 套接字
if (S_ISFIFO(mode)) return 'p'; // 命名管道
return '?'; // 未知类型
}
void fileInformtion(const char *dirname)
{
DIR *dir_p = opendir(dirname);
if (dir_p == NULL) {
ERRLOG("文件夹打开失败");
return;
}
struct dirent *dirInfo;
char file[128];
char infoBuffer[1024];
while ((dirInfo = readdir(dir_p)) != NULL)
{
// 忽略 "." 和 ".." 目录
if (!strcmp(dirInfo->d_name, ".") || !strcmp(dirInfo->d_name, "..")) {
continue;
}
struct stat file_stat;
strcpy(file,dirInfo->d_name);
// 获取文件状态信息
if (stat(file, &file_stat) == -1) {
perror("stat 失败");
return;
}
struct passwd * u_struct;
u_struct = getpwuid(file_stat.st_uid);
struct group * g_struct;
g_struct = getgrgid(file_stat.st_gid);
char modeStr[11] = "----------";
modeStr[0] = getFileTypeChar(file_stat.st_mode);
modeStr[1] = (file_stat.st_mode & S_IRUSR) ? 'r' : '-';
modeStr[2] = (file_stat.st_mode & S_IWUSR) ? 'w' : '-';
modeStr[3] = (file_stat.st_mode & S_IXUSR) ? 'x' : '-';
modeStr[4] = (file_stat.st_mode & S_IRGRP) ? 'r' : '-';
modeStr[5] = (file_stat.st_mode & S_IWGRP) ? 'w' : '-';
modeStr[6] = (file_stat.st_mode & S_IXGRP) ? 'x' : '-';
modeStr[7] = (file_stat.st_mode & S_IROTH) ? 'r' : '-';
modeStr[8] = (file_stat.st_mode & S_IWOTH) ? 'w' : '-';
modeStr[9] = (file_stat.st_mode & S_IXOTH) ? 'x' : '-';
// 使用 snprintf 合并所有信息
snprintf(infoBuffer, sizeof(infoBuffer),
"%ld %s %ld %s %s %10ld %-30s %s",
(long) file_stat.st_ino,
modeStr,
(long) file_stat.st_nlink,
u_struct->pw_name,
g_struct->gr_name,
(long) file_stat.st_size,
(char *)dirInfo->d_name,
ctime(&file_stat.st_atime));
// 打印所有信息
printf("%s", infoBuffer);
}
closedir(dir_p);
}
void dirRecursion(const char *dirname) {
DIR *dir_p = opendir(dirname);
if (dir_p == NULL) {
ERRLOG("文件夹打开失败");
return;
}
struct dirent *dirInfo;
// 动态分配足够的空间用于存储路径
char path[512];
printf("\n");
while ((dirInfo = readdir(dir_p)) != NULL) {
// 忽略 "." 和 ".." 目录
if (!strcmp(dirInfo->d_name, ".") || !strcmp(dirInfo->d_name, "..")) {
continue;
}
// printf(" %s ", dirInfo->d_name);
// 构建完整路径
snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s", dirname, dirInfo->d_name);
if (dirInfo->d_type == DT_DIR) {
// 打印目录文件名并递归进入子目录
printf("目录文件:%s\n", dirInfo->d_name);
printf("----------------进入到 %s 目录中----------------\n", path);
dirRecursion(path);
} else {
// 处理文件
printf(" %s ", dirInfo->d_name);
}
}
closedir(dir_p);
printf("\n");
printf("----------------退出目录----------------\n");
}
结果如下：
