Linux 應(yīng)用編程中最需要掌握的基礎(chǔ)就是文件 I/O的操作，學(xué)習(xí)過(guò)linux或者有過(guò)了解的應(yīng)該都會(huì)聽(tīng)過(guò)一句話：linux中一切皆文件，文件是linux系統(tǒng)的核心設(shè)計(jì)思想。所以掌握文件的操作是很重要的。

那文件 I/O 又是什么？文件I/O指的是對(duì)文件的輸入/輸出操作，簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)就是對(duì)文件進(jìn)行的讀寫(xiě)操作，包括打開(kāi)文件、關(guān)閉文件、從文件中讀取數(shù)據(jù)和向文件中寫(xiě)入數(shù)據(jù)等的操作。

本文就分享linux下的一些文件的簡(jiǎn)單操作，涉及文件描述符、文件打開(kāi)、讀文件、寫(xiě)文件、文件指針lseek。

1、文件描述符（fd）

linux中打開(kāi)的文件不管是現(xiàn)有文件還是新創(chuàng)建的文件，內(nèi)核都會(huì)為文件分配一個(gè)編號(hào)，這個(gè)編號(hào)用于指代這個(gè)被打開(kāi)的文件，在IO操作中會(huì)返回到進(jìn)程中，這個(gè)編號(hào)就是文件描述符。

文件描述符對(duì)于一個(gè)進(jìn)程來(lái)說(shuō)是一種有限資源，并不是無(wú)限的。

一個(gè)進(jìn)程中的文件描述符是從 0 開(kāi)始分配的，一直到最大的文件描述的數(shù)量位置。

假如說(shuō)進(jìn)程中最大的文件描述符數(shù)量為1024個(gè)，而第一個(gè)被打開(kāi)的文件對(duì)應(yīng)的文件描述符是 0、第二個(gè)文件是 1、第三個(gè)文件是 2、第 4 個(gè)文件是 3……以此類(lèi)推，所以由此可知，文件描述符數(shù)字最大值為 1023（0~1023）。

每一個(gè)被打開(kāi)的文件在同一個(gè)進(jìn)程中都有一個(gè)唯一的文件描述符，不會(huì)重復(fù)，如果文件被關(guān)閉后，它對(duì)應(yīng)的文件描述符將會(huì)被釋放，那么這個(gè)文件描述符將可以再次分配給其它打開(kāi)的文件、與對(duì)應(yīng)的文件綁定起來(lái)。

對(duì)于linux系統(tǒng)中進(jìn)程允許打開(kāi)的最大的文件數(shù)是多少，可以用指令進(jìn)行查看，如下：

ulimit -n

如下示例：

注意：在實(shí)際使用中，我們?cè)诔绦蛘{(diào)用函數(shù)打開(kāi)文件的時(shí)，分配的文件描述符一般都是從 3 開(kāi)始，0、1、2 這三個(gè)文件描述符是默認(rèn)被系統(tǒng)占用的，它們分配給了系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)輸入（0）、標(biāo)準(zhǔn)輸出（1）、標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤（2）。

2、文件打開(kāi)操作（open）

Linux 系統(tǒng)中要操作一個(gè)文件，需要先打開(kāi)該文件，得到文件描述符，然后再對(duì)文件進(jìn)行相應(yīng)的操作。

open 函數(shù)用于打開(kāi)文件，它除了能打開(kāi)已經(jīng)存在的文件，還能創(chuàng)建新的文件。函數(shù)原型如下：

#include 

使用linux時(shí)，如果想要查看某些系統(tǒng)調(diào)用API函數(shù)的原型和用法，可以通過(guò)man命令獲得幫助，如下：

man 2 open

函數(shù)open的幫助如下：

3、 文件讀操作（read）

當(dāng)使用open函數(shù)成功打開(kāi)一個(gè)文件之后，就可以使用read函數(shù)讀取文件中的內(nèi)容，同樣可以使用man指令查詢r(jià)ead函數(shù)的用法，如下：

read函數(shù)的原型如下：

#include 

4、 文件寫(xiě)操作（write）

使用 write 函數(shù)可向打開(kāi)的文件寫(xiě)入數(shù)據(jù)，通過(guò)man 2 write 可以查看該函數(shù)的用法，如下：

函數(shù)原型如下：

#include 

5、 文件指針偏移（lseek）

每個(gè)打開(kāi)的文件，系統(tǒng)都會(huì)記錄它的讀寫(xiě)位置偏移量，也把這個(gè)讀寫(xiě)位置偏移量稱(chēng)為文件指針，它記錄了文件當(dāng)前的讀寫(xiě)位置。

當(dāng)調(diào)用 read()或 write()函數(shù)對(duì)文件進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)，會(huì)從當(dāng)前讀寫(xiě)位置偏移量開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。

并且這個(gè)偏移量是以相對(duì)于文件頭部的位置開(kāi)始偏移的，文件第一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的位置偏移量為 0。

所以有些時(shí)候我們對(duì)文件進(jìn)行操作時(shí)是需要知道文件當(dāng)前的偏移位置在哪里的。又或者說(shuō)需要從文件的某些位置開(kāi)始操作時(shí)，就需要設(shè)置文件指針的偏移，這樣才能讓我們操作到需要操作的文件的位置。

設(shè)置文件指針偏移的函數(shù)為lseek，它的函數(shù)原型如下：

#include 

函數(shù)參數(shù)如下：

fd ：文件描述符。

返回值：

成功將返回從文件頭部開(kāi)始算起的位置偏移量（字節(jié)為單位），也就是當(dāng)前的讀寫(xiě)位置；發(fā)生錯(cuò)誤將返回-1。

該函數(shù)的使用示例：

1)將讀寫(xiě)位置移動(dòng)到文件開(kāi)頭處：

6、 文件關(guān)閉操作（close）

如果一個(gè)文件已經(jīng)執(zhí)行完操作，以后或者暫時(shí)不打算用到，那么這個(gè)被打開(kāi)的文件是需要將其關(guān)閉的，文件需要使用時(shí)要打開(kāi)，不再使用時(shí)要關(guān)閉，這是一種編程的習(xí)慣，平時(shí)也是需要去注意養(yǎng)成的。

關(guān)閉文件可以使用close，該函數(shù)的原型如下：

#include 

函數(shù)參數(shù)和返回值如下：

fd ：文件描述符，需要關(guān)閉的文件所對(duì)應(yīng)的文件描述符。

注意：close 函數(shù)是用于顯式關(guān)閉文件的，在 Linux 系統(tǒng)中，如果一個(gè)進(jìn)程終止了，內(nèi)核會(huì)自動(dòng)關(guān)閉這個(gè)進(jìn)程打開(kāi)的所有文件，這是一種隱式的關(guān)閉文件的方式。