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Linux下应用开发基础

应用程序开发方式

在Linux下开发应用程序可以调用两种接口来实现,一种是直接调用系统调用接口,另一种是调用库函数来实现。

1、什么是系统调用?

系统调用(System Call)是操作系统提供的服务,是应用程序与内核通信的接口。

Linux提供的系统调用包含的内容有:文件操作、进程控制、系统控制、内存管理、网络管理、socket套接字、进程间通信、用户管理等。

相对于普通的函数调用来说, 系统调用的性能消耗也是巨大的。所以在追求极致性能的程序中, 都在尽力避免系统调用。

2、C库函数

C标准库头文件如下:

Linux环境下, 使用的C库一般都是glibc, 它封装了几乎所有的系统调用, 代码中使用的“系统调用”, 实际上就是调用C库中的函数。

因为C库函数通过系统调用来实现,库函数对上层提供了C库接口。比如文件操作:

实例:文件操作

Linux下文件操作应用程序结构如下:

(图片来源:野火Linux开发实战指南)

Linux下,“一切皆文件”。为了使不同的文件系统共存, Linux 内核在用户层与具体文件系统之前增加了虚拟文件系统(VFS)中间层,它对复杂的系统进行抽象化,对用户提供了统一的文件操作接口。

1、文件操作:系统调用

(1)实操

代码:

左右滑动查看全部代码>>>

/* 文件操作:系统调用 */
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
 int fd;                /* 文件描述符 */
 char rd_buf[50] = {0}; /* 读数据buf  */ 
 
 /* 以读写的方式打开文件demo0_test,若文件不存在则创建文件 */
 fd = open("demo0_test", O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC, S_IRWXU);
 if (NULL == fd)
 {
  printf("Open file error!\n");
  return 0;
 }
 
 /* 往文件中写数据 */
 write(fd, "helllo world\n", strlen("helllo world\n"));
 
 /* 移动文件指针至文件开头 */
 lseek(fd, 0, SEEK_SET);
 
 /* 读出文件数据并打印 */
 read(fd, rd_buf, 50);
 printf("Read data: %s\n", rd_buf);
 
 /* 关闭文件 */
 close(fd);
 
 return 0;
}

运行结果:

(2)接口说明

open函数:

• pathname:要打开或创建的文件名;

• flag:指定文件的打开方式,具体有以下参数,见下表 flag 参数值。

• mode:当 open 函数的 flag 值设置为 O_CREAT 时,必须使用 mode 参数来设置文件与用户相关的 权限。mode 可用的权限如下表所示,表中各个参数可使用” | “来组合。

read函数:

• fd:文件对应的文件描述符 ;

• buf:指向数据缓冲区的指针;

• count:读取多少个字节的数据。

write函数:

• fd:文件对应的文件描述符;

• buf:指向数据缓冲区的指针;

• count:往文件中写入多少个字节。

close函数:

关闭 fd 文件描述符对应的文件。

lseek 函数:

lseek 函数可以用与设置文件指针的位置,并返回文件指针相对于文件头的位置。其中的 offset 参数用于指定位置, whence 参数则定义了 offset 的意义, whence 的可取值如下:

• SEEK_SET:offset 是一个绝对位置。

• SEEK_END:offset 是以文件尾为参考点的相对位置。

• SEEK_CUR:offset 是以当前位置为参考点的相对位置。

2、文件操作:C库函数

(1)实操

代码:

左右滑动查看全部代码>>>

/* 文件操作:c库函数 */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
 FILE *fp;            /* 文件描述符 */
 char rd_buf[50] = {0}; /* 读数据buf  */ 
 
 /* 以读写的方式打开文件demo1_test,若文件不存在则创建文件 */
 fp = fopen("demo1_test", "w+");
 if (NULL == fp)
 {
  printf("Open file error!\n");
  return 0;
 }
 
 /* 往文件中写数据 */
 fwrite("hello world\n", 1, strlen("helllo world\n"), fp);
 
 /* 同步缓冲区:把缓冲区数据立即写入文件 */
 fflush(fp);
 
 /* 移动文件指针至文件开头 */
 fseek(fp, 0, SEEK_SET);
 
 /* 读出文件数据并打印 */
 fread(rd_buf, 50, 1, fp);
 printf("Read data: %s\n", rd_buf);
 
 /* 关闭文件 */
 fclose(fp);
 
 return 0;
}

运行结果:

(2)接口说明

fopen函数:

• pathname 参数用于指定要打开或创建的文件名。

• mode 参数用于指定文件的打开方式,注意该参数是一个字符串,输入时需要带双引号:

•“r”:以只读方式打开,文件指针位于文件的开头。

•“r+”:以读和写的方式打开,文件指针位于文件的开头。

•“w”:以写的方式打开,不管原文件是否有内容都把原内容清空掉,文件指针位于文件的开头。

•“w+”:同上,不过当文件不存在时,前面的” w”模式会返回错误,而此处的” w+”则会创建新文件。

•“a”:以追加内容的方式打开,若文件不存在会创建新文件,文件指针位于文件的末尾。与” w+”的区别是它不会清空原文件的内容而是追加。

•“a+”:以读和追加的方式打开,其它同上。

• fopen 的返回值是 FILE 类型的文件文件流,当它的值不为 NULL 时表示正常,后续的 fread、 fwrite等函数可通过文件流访问对应的文件。

fopen 的 mode 与 open 的 flags 参数关系:

fread 函数:

stream 是使用 fopen 打开的文件流, fread 通过它指定要访问的文件,它从该文件中读取 nmemb 项数据,每 项的大小为 size,读取到的数据会被存储在 ptr 指向的数组中。fread 的返回值为成功读取的项数(项的单位 为 size)。

fwrite 函数:

它的操作与 fread 相反,把 ptr 数组中的内容写入到 stream 文件流,写入的项数为 nmemb,每项大小为size,返回值为成功写入的项数(项的单位为 size)。

fclose 函数:

fclose 库函数用于关闭指定的文件流,关闭时它会把尚未写到文件的内容都写出。因为标准库会对数据进行缓冲,所以需要使用 fclose 来确保数据被写出。

fflush 函数:

fflush 函数用于把尚未写到文件的内容立即写出。常用于确保前面操作的数据被写入到磁盘上。fclose 函数本 身也包含了 fflush 的操作。

fseek 函数:

其中的 offset 参数用于指定位置, whence 参数则定义了 offset 的意义, whence 的可取值如下:

• SEEK_SET:offset 是一个绝对位置。

• SEEK_END:offset 是以文件尾为参考点的相对位置。

• SEEK_CUR:offset 是以当前位置为参考点的相对位置。

相关参考书籍:

《Linux环境编程:从应用到内核》

《野火Linux开发实战指南》

《嵌入式Linux上的C语言编程实践》

·················END·················

本文分享自微信公众号 - 编程学习基地(LearnBase)

原文出处及转载信息见文内详细说明,如有侵权,请联系 yunjia_community@tencent.com 删除。

原始发表时间:2021-06-21

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