Linux/AP_Autosar/C++系列之 linux系统调用下的IO

汽车安全 9个月前 admin

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“ 一步一步走，日坤月累，2023走到最下面”

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文件描述符

在linux中，一切皆为文件，无论是对文件还是对设备进行操作，实际上都是对文件进行操作。

当打开或者创建文件时，内核向进程返回的是一个文件描述符。会有三种情况返回。

标准输入 0 STDIN_FILENO
标准输出 1 STDOUT_FILENO
标准错误 2 STDERR_FILENO

这个宏定义在头文件

unistd.h

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文件的打开，创建，与关闭

文件的打开

#include <fcntl.h>
int open(const char *path, int flags);int open(const char *path, int flags, mode_t mode);

open()函数的第一个参数是要打开或创建的文件的路径。

flags参数是一个整数，用于指定文件的打开方式和属性。它可以通过使用不同的标志位来组合实现不同的功能，常见的标志位包括：

O_RDONLY：只读方式打开文件
O_WRONLY：只写方式打开文件
O_RDWR：读写方式打开文件
O_CREAT：如果文件不存在则创建文件
O_TRUNC：如果文件存在，将文件长度截断为0
O_APPEND：追加方式打开文件，在文件末尾写入数据
O_EXCL：与O_CREAT一起使用，确保新创建的文件不存在，如果文件已存在则打开失败

mode参数用于指定新创建文件的权限。

open()函数返回一个文件描述符（非负整数），如果打开或创建文件失败，则返回-1。我们可以使用这个文件描述符来进行后续的读写操作。

#include <fcntl.h>#include <unistd.h>
int main() {    char buffer[4096];    int fileDescriptor = open("example.txt", O_RDONLY);    if (fileDescriptor == -1) {        // 打开文件失败        return -1;    }    return 0;}

文件的创建

注意这个不是create, 二十creat. 我也不知道为什么没有e.

#include <fcntl.h>
int creat(const char *path, mode_t mode);

creat()函数接受两个参数：

path：要创建的文件的路径和名称。
mode：指定新创建文件的权限。

creat()函数返回打开的文件描述符，如果创建文件失败，则返回-1。

#include <fcntl.h>#include <unistd.h>
int main() {    int fileDescriptor = creat("example.txt", 0666);    if (fileDescriptor == -1) {        // 创建文件失败        return -1;    }    return 0;}

文件的关闭

#include <unistd.h>
int close(int fd);

close()函数接受一个整数参数fd，表示要关闭的文件描述符。

close()函数返回一个整数值，如果关闭文件成功，则返回0；如果发生错误，则返回-1。

#include <fcntl.h>#include <unistd.h>
int main() {    int fileDescriptor = open("example.txt", O_RDWR);    if (fileDescriptor == -1) {        // 打开文件失败        return -1;    }    int closeResult = close(fileDescriptor);    if (closeResult == -1) {        // 关闭文件失败        return -1;    }
    return 0;}

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文件的读取与写入

这里我们先在试验台随便创建一个dat文件如下图。

Linux/AP_Autosar/C++系列之 linux系统调用下的IO

现在我们通过上面所学的来读取里面的内容。

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

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#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <stdio.h>#include <unistd.h>
int main(){    int fd = -1;
    ssize_t size = -1;
    char buf[10];    char filename[] = "./data.dat";
    fd = open(filename,O_RDONLY);
    if(fd == -1)    {        printf("file open failuren");        return -1;    }else    {        printf("file open success n");
        while(size)        {            size = read(fd,buf,10);            if(-1 == size)            {                printf("error happen n");                close(fd);                return -1;            }else            {                if(size > 0)                {                    printf("read data size is %ld: n", size);                    printf(""");                    for(int i =0; i<size; i++)                    {                        printf("%c ",buf[i]);                    }                    printf(""n");                }else                {                    printf("no data any more n");                }
            }        }    }}

Linux/AP_Autosar/C++系列之 linux系统调用下的IO

看着有点错乱，这个是因为每一行最后巧了enter, 被识别成

两个空字符。不影响代码阅读

文件的写入

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

这里我们用write来写入一个文件。

#include <fcntl.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <stdio.h>
int main() {
    int fileDescriptor = open("example.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);    if (fileDescriptor == -1) {        // 打开文件失败        return -1;    }else{        printf("file created and openedn");    }
    const char *text = "Hello, world!";    ssize_t bytesWritten = write(fileDescriptor, text, strlen(text));    if (bytesWritten == -1) {        // 写入文件失败        return -1;    }
    close(fileDescriptor);
    return 0;}

Linux/AP_Autosar/C++系列之 linux系统调用下的IO

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文件的偏移量

文件的读写我们学会了，但是一般使用中，肯定不是只有从头或者从尾开始，而是需要移动鼠标到指定的文件位置。这里我们学习一下lseek.

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

lseek()函数接受三个参数：

fd：要操作的文件描述符。
offset：根据whence参数来确定偏移量的值。可以是正值、负值或者0。
whence：指定偏移量的基准位置，可以使用以下常量：

SEEK_SET：从文件开头开始计算偏移量。
SEEK_CUR：以当前位置为基准计算偏移量。
SEEK_END：以文件末尾为基准计算偏移量。

还是用上一个代码，加了点lseek.

#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <string.h>
int main() {

    off_t offset =-1;    int fileDescriptor = open("example.txt", O_RDWR);    if (fileDescriptor == -1) {        // 打开文件失败        return -1;    }else{        printf("file created and openedn");    }
    // const char *text = "Hello, world!";    const char *text = "facaile";    //在这里面添加偏移
    
    offset = lseek(fileDescriptor,5,SEEK_SET); //从头数5个    ssize_t bytesWritten = write(fileDescriptor, text, strlen(text));    if (bytesWritten == -1) {        // 写入文件失败        return -1;    }
    close(fileDescriptor);
    return 0;}

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文件与内存

文件和内存映射，这里是把文件映射到内存中。

#include <sys/mman.h>
void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);

mmap()函数接受六个参数：

addr：指定映射的起始地址。通常设置为NULL，由操作系统决定实际的地址。
length：映射的长度，以字节为单位。
prot：指定映射的保护方式，可以使用以下标志的组合：

PROT_NONE：页面不可访问。
PROT_READ：页面可读。
PROT_WRITE：页面可写。
PROT_EXEC：页面可执行。

flags：指定映射的特性，可以使用以下标志的组合：

MAP_SHARED：映射区域与文件关联，对映射区域的更改会反映到文件中。
MAP_PRIVATE：映射区域与文件关联，但对映射区域的更改不会反映到文件中。
MAP_ANONYMOUS：创建匿名映射，不与文件关联。
MAP_FIXED：强制将映射区域放置在特定地址处。

fd：要映射到内存的文件描述符。如果指定了MAP_ANONYMOUS标志，则应为-1。
offset：文件中的偏移量，表示映射的起始位置。

#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <sys/mman.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <stdio.h>
int main() {    int fileDescriptor = open("example.txt", O_RDONLY);    if (fileDescriptor == -1) {        // 打开文件失败        return -1;    }
    struct stat fileInfo;    if (fstat(fileDescriptor, &fileInfo) == -1) {        // 获取文件信息失败        close(fileDescriptor);        return -1;    }
    off_t fileSize = fileInfo.st_size;
    // 映射文件到内存    void *mappedAddress = mmap(NULL, fileSize, PROT_READ, MAP_PRIVATE, fileDescriptor, 0);    if (mappedAddress == MAP_FAILED) {        // 映射文件失败        close(fileDescriptor);        return -1;    }
    // 读取内存映射的文件数据    char *data = (char *)mappedAddress;    for (off_t i = 0; i < fileSize; i++) {        printf("%c", data[i]);    }    return 0;}