概述

在Linux系統下，通常以一個非負整數來代指一個開啟的檔案，這些檔案可以包括終端，socket，裝置，普通檔案等等。規定的三個標準的檔案描述符為0，1，2下面分別介紹(在互動式shell中，這些檔案描述符通常指向shell執行所在的終端)：

• 檔案描述符0：
  用途：標準輸入
  POSIX名稱： STDIN_FILENO

• 檔案描述符1：
  用途：標準輸出
  POSIX名稱STDOUT_FILENO

• 檔案描述符2
  用途：標準錯誤
  POSIX名稱：STDERR_FILENO
  注：推薦使用

常用的標準函式

fd = open(pathname,flags,mode)

fd即為檔案描述符， flags引數指定了檔案的開啟方式，mode指定了建立檔案的訪問許可權，若open函式沒有建立檔案，則此引數可以忽略。

numread = read(fd, buffer,count)

從檔案描述符fd所指代的檔案中讀取count個數據到buffer中，返回值即為讀取到的位元組數。

numwritten = write(fd,buffer,count)

與read函式類似

status = close(fd)

輸入與輸出操作完成之後，呼叫次函式以釋放資源。

一個簡單的I/O操作如下，實現了對檔案內容的複製：

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

#include <string.h>

#ifndef BUF_SIZE
#define BUF_SIZE 1024
#endif

using namespace std;

int main(int argc, char *argv[])
{
  int inputFd, outputFd, openFlags;
  mode_t filePerms;
  ssize_t numRead;
  char buf[BUF_SIZE];
  /*確保在終端輸入了正確的檔案路徑*/
  if (argc != 3 || strcmp(argv[1], "--help") == 0)
    cout
 
<<"param error??"<<endl;
  /*開啟輸入檔案*/
  inputFd = open(argv[1], O_RDWR);
  if (inputFd == -1)
    cout<<"open file"<<argv[1]<<"failed!!"<<endl;
  openFlags = O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC;
  filePerms = S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH | S_IWOTH;
  /*開啟輸出檔案*/
  outputFd = open(argv[2], openFlags, filePerms);
  if(outputFd == -1)
    cout<<"open file"<<argv[2]<<"failed!!"<<endl;
  /*複製檔案內容*/
  while ((numRead = read(inputFd, buf, BUF_SIZE)) > 0)
    if (write(outputFd, buf, numRead) != numRead)
      cout<<"couldnot wrire whole buffer"<<endl;
  if (numRead == -1)
    cout<<"read wrong!!"<<endl;
  /*關閉兩個檔案*/
  if (close(inputFd) == -1)
    cout<<"can not close input file!!"<<endl;
  if (close(outputFd) == -1)
    cout<<"can not close output file!!"<<endl;
  return 0;
}

g++ main.cpp -o io_test

好玩的是，例如下面的命令：

./io_test /dev/tty a.txt 

會接受開啟程式之後使用者在終端的輸入，知道使用Ctrl+c結束程式之前，使用者的輸入會一直記錄到a.txt當中。反之亦然。

open函式

fd = open(pathname,flags,mode)

mode引數只在建立新檔案時有用，主要有以下幾個引數可供選擇：

• O_RDONLY：只讀方式開啟檔案
• O_WRONLY：只寫方式開啟檔案
• O_RDWR： 讀寫方式開啟檔案

flags引數較多且經常使用，下面介紹各種引數的用途：

1. O_RDONLY：只讀方式開啟
2. O_WRONLY：只寫方式開啟
3. O_RDWR：讀寫方式開啟
4. O_CREAT：若檔案不存在則建立，注意要加入mode引數
5. O_DIRECT：無緩衝的輸入輸出
6. O_DIRECTORY：若pathname不是檔案目錄則失敗
7. O_EXCL：結合O_CREAT引數使用，用於建立檔案，若檔案已經存在，則不會開啟檔案且報錯
8. O_NOATIME：讀取檔案時，不修改最近訪問時間
9. O_NOCTTY：不讓pathname所指向的檔案成為控制終端
10. O_NOFOLLOW：對符號連結不予解引用
11. O_TRUNC：截斷已有檔案，使其長度為0
12. O_APPEND：總在檔案末尾追加資料
13. O_NONBLOCK：以非阻塞方式開啟
14. O_SYNC：以同步方式開啟檔案

read()函式

read函式從檔案描述符代指的檔案中讀取資料。buffer引數通過用來存放輸入資料的記憶體緩衝區地址。read成功將返回讀取的位元組數。當然也可以使用上述提到的標準檔案描述符，直接從終端讀取資料

numread = read(STDIN_FILENO, buffer, MAX_READ)

注意，由於直接從終端讀取，讀取的資料型別不確定，read函式無法在讀取的資料末尾加上結尾字元’\0’，因此需要人為新增

buffer[numread] = '\0'

才能正確顯示輸入的資料。

改變檔案偏移量

off_t lseek(int fd, offt_t offset, int whence)

off_t資料型別為有符號整數型，whence引數表明依照哪個基點來結束offset引數

• SEET_SET：檔案頭部
• SEET_CUR：當前檔案偏移量
• SEET_END：檔案尾部，offset引數從檔案最後一個位元組的下一個位元組開始

列印錯誤資訊

採用linux系統讀寫函式時，經常出現檔案不存在或者訪問許可權的問題，要知道出現的是什麼錯誤，可以使用perror函式

perror(string)

這個函式可以列印上一次函式的錯誤資訊，string主要為了顯示錯誤的同時顯示一些描述性的資訊