open，write，read用法

<think>我们正在讨论Linux系统调用open, write, read的用法。需要详细说明每个函数的用法，包括参数、返回值等，并给出示例代码。最后按照要求提出3-5个相关问题。 ### open系统调用 用于打开或创建一个文件，返回文件描述符。 函数原型： ```c #include <fcntl.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/types.h> int open(const char *pathname, int flags); int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode); ``` **参数说明**： - `pathname`：文件路径 - `flags`：打开方式，必选以下之一：`O_RDONLY`, `O_WRONLY`, `O_RDWR`（分别表示只读、只写、读写），并可与其他标志按位或（如`O_CREAT`, `O_TRUNC`, `O_APPEND`等） - `mode`：当创建新文件时（使用`O_CREAT`），指定文件权限（如`S_IRUSR | S_IWUSR`表示用户可读写） **返回值**： - 成功：返回文件描述符（非负整数） - 失败：返回-1，并设置errno **示例**： ```c int fd = open("test.txt", O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, S_IRUSR | S_IWUSR); ``` ### write系统调用 向打开的文件描述符写入数据。 函数原型： ```c #include <unistd.h> ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count); ``` **参数说明**： - `fd`：文件描述符（由open返回） - `buf`：要写入的数据的缓冲区 - `count`：要写入的字节数 **返回值**： - 成功：返回实际写入的字节数（可能小于count） - 失败：返回-1，并设置errno **示例**： ```c char *str = "Hello, World!"; ssize_t n = write(fd, str, strlen(str)); ``` ### read系统调用 从打开的文件描述符读取数据。 函数原型： ```c #include <unistd.h> ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count); ``` **参数说明**： - `fd`：文件描述符 - `buf`：存放读取数据的缓冲区 - `count`：要读取的最大字节数 **返回值**： - 成功：返回实际读取的字节数（0表示到达文件末尾） - 失败：返回-1，并设置errno **示例**： ```c char buf[128]; ssize_t n = read(fd, buf, sizeof(buf)); ``` ### 完整示例：文件复制 ```c #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/types.h> int main() { int src_fd = open("src.txt", O_RDONLY); if (src_fd < 0) { /* 错误处理 */ } int dst_fd = open("dst.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, S_IRUSR | S_IWUSR); if (dst_fd < 0) { /* 错误处理 */ } char buffer[1024]; ssize_t bytes_read; while ((bytes_read = read(src_fd, buffer, sizeof(buffer))) > 0) { ssize_t bytes_written = write(dst_fd, buffer, bytes_read); if (bytes_written != bytes_read) { /* 写入错误 */ } } close(src_fd); close(dst_fd); return 0; } ``` ### 注意事项 1. 每次调用`read`和`write`时，文件位置指针会自动移动。 2. 写入时，如果磁盘空间不足，可能只写入部分数据，需检查返回值。 3. 打开文件后，务必检查返回值，确保文件成功打开。 4. 操作完成后，应使用`close`关闭文件描述符。 §§相关问题§§ 1. 在什么情况下`write`系统调用返回的字节数会小于请求写入的字节数？ 2. 使用`O_APPEND`标志打开文件对写操作有什么影响？ 3. 如何用`read`和`write`实现文件内容的倒序复制？ 4. 为什么在读取文件时需要使用循环来处理`read`的返回值？ 5. 当多个进程同时写入同一个文件时，如何避免数据覆盖？</think>### Linux 系统调用 `open`, `write`, `read` 用法详解 #### 1. **`open()` - 打开/创建文件** ```c #include <fcntl.h> #include <sys/stat.h> int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode); ``` **参数说明**： - `pathname`：文件路径 - `flags`：打开标志（必选其一 + 可选组合）： - 必选：`O_RDONLY`（只读）, `O_WRONLY`（只写）, `O_RDWR`（读写） - 可选：`O_CREAT`（不存在则创建）, `O_TRUNC`（清空文件）, `O_APPEND`（追加写） - `mode`：文件权限（八进制数），仅`O_CREAT`时需要（如 `0644`） **示例**： ```c int fd = open("data.txt", O_RDWR | O_CREAT | O_APPEND, 0644); // 创建可读写的文件，不存在则创建，追加写入，权限 rw-r--r-- ``` #### 2. **`write()` - 写入数据** ```c #include <unistd.h> ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count); ``` **参数说明**： - `fd`：`open`返回的文件描述符 - `buf`：待写入数据的缓冲区指针 - `count`：要写入的字节数 **示例**： ```c char *data = "Hello Linux"; ssize_t bytes = write(fd, data, strlen(data)); // 返回实际写入的字节数（可能小于请求值） ``` #### 3. **`read()` - 读取数据** ```c #include <unistd.h> ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count); ``` **参数说明**： - `fd`：文件描述符 - `buf`：存储读取数据的缓冲区 - `count`：缓冲区最大容量 **示例**： ```c char buffer[256]; ssize_t bytes = read(fd, buffer, sizeof(buffer)); // 返回实际读取字节数（0表示EOF） ``` #### 完整操作示例 ```c #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <string.h> int main() { // 打开文件（不存在则创建） int fd = open("demo.txt", O_RDWR | O_CREAT, 0644); // 写入数据 write(fd, "System call\n", 12); // 重置文件指针到开头 lseek(fd, 0, SEEK_SET); // 读取数据 char buf[100]; ssize_t n = read(fd, buf, sizeof(buf)); write(STDOUT_FILENO, buf, n); // 输出到终端 close(fd); // 关闭文件 return 0; } ``` #### 关键注意事项： 1. **文件描述符**：成功时返回非负整数（0/1/2已被标准输入/输出/错误占用） 2. **错误处理**：所有函数失败时返回-1，需检查`errno` 3. **权限设置**： - `mode`使用八进制：`0644` = 用户可读写，组和其他只读 - 实际权限受`umask`影响（最终权限 = mode & ~umask） 4. **追加模式**：`O_APPEND`保证原子操作，避免多进程竞争