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文件I/O操作的系統調用，主要用到5個函數：open()、read()、write()、lseek()和close()。這些函數的特點是不帶緩存，直接對文件（包括設備）進行讀寫操作。這些函數雖然不是ANSI C的組成部分，但是是Posix的組成部分。
基本文件操作
1．函數說明
● open()函數用于打開或創建文件，在打開或創建文件時可以指定文件的屬性及用戶的權限等各種參數。
● close()函數用于關閉一個被打開的文件。當一個進程終止時，所有被它打開的文件都由內核自動關閉，很多程序都使用這一功能而不顯式地關閉一個文件。
● read()函數用于將從指定的文件描述符中讀出的數據放到緩存區中，并返回實際讀入的字節數。若返回0，則表示沒有數據可讀，即已達到文件尾。讀操作從文件的當前指針位置開始。當從終端設備文件中讀出數據時，通常一次多讀一行。
● write()函數用于向打開的文件寫數據，寫操作從文件的當前指針位置開始，對磁盤文件進行寫操作，若磁盤已滿或超出該文件的長度，則write()函數返回失敗。
● lseek()函數用于在指定的文件描述符中將文件指針定位到相應的位置。它只能用在可定位（可隨機訪問）文件操作中。管道、套接字和大部分字符設備文件是不可定位的，所以在這些文件的操作中無法使用lseek()調用。
2．函數格式
open()函數的語法要點如表2.1所示。
表2.1 open()函數語法要點
| 所需頭文件 |
#include <sys/types.h> /* 提供類型pid_t的定義 */
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
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| 函數原型 |
int open(const char *pathname, int flags, int perms) |
| 函數傳入值 |
pathname |
被打開的文件名（可包括路徑名） |
| flag：文件打開的方式 |
O_RDONLY：以只讀方式打開文件 |
| O_WRONLY：以只寫方式打開文件 |
| O_RDWR：以讀/寫方式打開文件 |
| O_CREAT：如果該文件不存在，就創建一個新的文件，并用第三個參數為其設置權限 |
| O_EXCL：如果使用O_CREAT時文件存在，則可返回錯誤消息。這一參數可測試文件是否存在。此時open是原子操作，防止多個進程同時創建同一個文件 |
| O_NOCTTY：使用本參數時，若文件為終端，那么該終端不會成為調用open()的那個進程的控制終端 |
| O_TRUNC：若文件已經存在，那么會刪除文件中的全部原有數據，并且設置文件大小為0 |
| O_APPEND：以添加方式打開文件，在打開文件的同時，文件指針指向文件的末尾，即將寫入的數據添加到文件的末尾 |
| perms |
被打開文件的存取權限
可以用一組宏定義：S_I(R/W/X)(USR/GRP/OTH)
其中R/W/X分別表示讀/寫/執行權限
USR/GRP/OTH分別表示文件所有者/文件所屬組/其他用戶
例如，S_IRUSR | S_IWUSR表示設置文件所有者的可讀可寫屬性，八進制表示法中0600也表示同樣的權限
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| 函數返回值 |
成功：返回文件描述符
失敗：-1
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在open()函數中，flag參數可通過“|”組合構成，但前3個標志常量（O_RDONLY、O_WRONLY及O_RDWR）不能相互組合。perms是文件的存取權限，既可以用宏定義表示法，也可以用八進制表示法。
close()函數的語法要點如表2.2所示。
表2.2 close()函數語法要點
| 所需頭文件 |
#include <unistd.h> |
| 函數原型 |
int close(int fd) |
| 函數輸入值 |
fd：文件描述符 |
| 函數返回值 |
0：成功
1：出錯
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read()函數的語法要點如表2.3所示。
表2.3 read()函數語法要點
| 所需頭文件 |
#include <unistd.h> |
| 函數原型 |
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count) |
| 函數傳入值 |
fd：文件描述符 |
| buf：指定存儲器讀出數據的緩沖區 |
| count：指定讀出的字節數 |
| 函數返回值 |
成功：讀到的字節數
0：已到達文件尾
1：出錯
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在讀普通文件時，若讀到要求的字節數前已到達文件的尾部，則返回的字節數會小于希望讀出的字節數。
write()函數的語法要點如表2.4所示。
表2.4 write()函數語法要點
| 所需頭文件 |
#include <unistd.h> |
| 函數原型 |
ssize_t write(int fd, void *buf, size_t count) |
| 函數傳入值 |
fd：文件描述符 |
| buf：指定存儲器寫入數據的緩沖區 |
| count：指定讀出的字節數 |
| 函數返回值 |
成功：已寫的字節數
1：出錯
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在寫普通文件時，寫操作從文件的當前指針位置開始。
lseek()函數的語法要點如表2.5所示。
表2.5 lseek()函數語法要點
| 所需頭文件 |
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
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| 函數原型 |
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence) |
| 函數傳入值 |
fd：文件描述符 |
| offset：偏移量，每一讀寫操作所需要移動的距離，單位是字節，可正可負（向前移，向后移） |
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whence：
當前位置的基點 |
SEEK_SET：當前位置為文件的開頭，新位置為偏移量的大小 |
| SEEK_CUR：當前位置為文件指針的位置，新位置為當前位置加上偏移量 |
| SEEK_END：當前位置為文件的結尾，新位置為文件的大小加上偏移量的大小 |
| 函數返回值 |
成功：文件的當前位移
1：出錯
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3．函數使用實例
下面實例中的open()函數帶有3個flag參數：O_CREAT、O_TRUNC和O_WRONLY，這樣就可以對不同的情況指定相應的處理方法。另外，這里對該文件的權限設置為0600。其源碼如下所示：
下面列出文件基本操作的實例，基本功能是從一個文件（源文件）中讀取后10KB數據并復制到另一個文件（目標文件）。在實例中源文件是以只讀方式打開的，目標文件是以只寫方式打開（可以是讀/寫方式）的。若目標文件不存在，可以創建并設置權限的初始值為644，即文件所有者可讀可寫，文件所屬組和其他用戶只能讀。
讀者需要留意的地方是改變每次讀/寫的緩存大小（實例中為1KB）會怎樣影響運行效率。
/* copy_file.c */
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#define BUFFER_SIZE 1024 /* 每次讀/寫緩存大小，影響運行效率 */
#define SRC_FILE_NAME "src_file" /* 源文件名 */
#define DEST_FILE_NAME "dest_file" /* 目標文件名 */
#define OFFSET 10240 /* 復制的數據大小 */
int main()
{
int src_file, dest_file;
unsigned char buff[BUFFER_SIZE];
int real_read_len;
/* 以只讀方式打開源文件 */
src_file = open(SRC_FILE_NAME, O_RDONLY);
/* 以只寫方式打開目標文件，若此文件不存在則創建該文件, 訪問權限值為644 */
dest_file = open(DEST_FILE_NAME, O_WRONLY|O_CREAT, S_IRUSR|S_IWUSR|
S_IRGRP|S_IROTH);
if (src_file < 0 || dest_file < 0)
{
printf("Open file error\n");
exit(1);
}
/* 將源文件的讀/寫指針移到后10KB的起始位置 */
lseek(src_file, -OFFSET, SEEK_END);
/* 讀取源文件的后10KB數據并寫到目標文件中，每次讀寫1KB */
while ((real_read_len = read(src_file, buff, sizeof(buff))) > 0)
{
write(dest_file, buff, real_read_len);
}
close(dest_file);
close(src_file);
return 0;
}
$ ./copy_file
$ ls -lh dest_file
-rw-r--r-- 1 david root 10K 14:06 dest_file
本文選自華清遠見嵌入式培訓教材《從實踐中學嵌入式Linux應用程序開發》
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