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這篇文章主要介紹“Linux 操作文件的底層系統如何調用”，在日常操作中，相信很多人在 Linux 操作文件的底層系統如何調用問題上存在疑惑，丸趣 TV 小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”Linux 操作文件的底層系統如何調用”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著丸趣 TV 小編一起來學習吧！
linux 操作系統奉行一切皆文件的理念，所有文件設備幾乎都可以用一套系統調用即 open()/close()/write()/read() 等來操作。系統調用和 C 庫調用操作文件類似。Linux 自帶的 man 手冊是最權威的。通過查看 man 手冊來查看系統調用用法。
代號 mdash; mdash; 代表的含義
1 mdash; mdash; 用戶在 shell 環境下可操作 / 可執行的命令
2 mdash; mdash; 系統內核可調用的函數與工具
3 mdash; mdash; 一些常用的函數與函數庫，大部分 C 的函數庫
4 mdash; mdash; 設備文件的說明，通常是在 /dev 下的設備
5 mdash; mdash; 配置文件或某些文件的格式
6 mdash; mdash; 游戲
7 mdash; mdash; 管理與協議等，例如 Linux 文件系統、網絡協議等
8 mdash; mdash; 系統管理員可用的命令
9 mdash; mdash; 與 Kernel 有關的文件
注意，系統的頭文件在 Linux 中一般存放在 /usr/include 目錄下；下面包含的一些頭文件有的帶了 sys，其實是 include 底下的子目錄中的頭文件
open（）mdash; mdash; 打開或者創建一個文件
返回值類型：int mdash; mdash; 文件描述符 fd，每打開一個文件，就會得到一個文件描述符，這個文件描述符是整形的，我們通過文件描述符進行讀寫操作。
失敗：-1
成功：= 0，即文件描述符；
mode_t 是一個類型別名，實際上就是一個有符號的整數，對 open 函數而言，僅僅當創建新文件時才使用第三個參數
flag：打開標志
注意：這些其實都是定義的一些宏，當需要使用到多個參數時，使用按位或“|”構成多個 flag 參數
也可跟隨下面的方式一起使用：
其他不一一介紹，需要使用時自查。
write（）
返回值：
若成功為已經寫入的字節數；
若出錯為 -1；
注意：計劃寫入的字節數和函數的返回值不相等時，表示寫入出現了錯誤，可以用來檢驗寫入是否成功；
參數：
fd：寫入文件的文件描述符；
buf：存放待寫數據的緩存；
count：要求寫入一次數據的字節數；
注意：
對于普通文件，寫操作從文件的當前位移量處開始，若如果在打開該文件時，指定了 O_APPEND 選擇項，則在每次寫操作之前，將文件位移量設置在文件的當前結尾處。在一次成功寫之后，該文件位移量增加實際寫的字節數。
read（）
返回值：讀到的字節數
若已到文件尾為 0；若出錯為 -1；
參數
fd：讀取文件的文件描述符；
buf：存放讀取數據的緩存；
count：要求讀取一次數據的字節數；注意返回值是實際讀到的字節數，二者并不相同；
注意：讀操作從文件的當前位移量開始，在成功返回之前，該位移量增加實際讀得的字節數（這個位移量是可以自己設置的）；
close（）
注意：當一個進程終止時，它所打開的文件都由內核自動關閉。
注：這些不帶緩存的函數都是內核提供的系統調用；這正是和我們在 C 語言中學到的那些 IO 操作不同的地方，他們不是標準 C 的組成部分，但是 POSIX 的組成部分。
標準 C 對文件操作時都是通過對 FILE 的結構體指針進行操作的，而這里使用的是文件描述符。
文件描述符的范圍是 0 mdash; mdash;OPEN MAX，早期的 Unix 采用的上限為 19（即允許每個進程打開 20 個文件），現在很多系統將即增加到 63，Linux 為 1024，具體多少可以在 unistd.h 的頭文件中查找。
文件描述符與文件指針
FILE *fdopen(int fd,const char *mode)，將文件描述符轉為文件指針；
int fileno(FILE *stream)，將文件指針轉換為文件描述符；
lseek 函數
功能：定位一個已打開的文件
off_t lseek(int fd,off_t offset,int whence);fd：已經打開的文件描述符；
offset：位移量；
whence：定位的位置，即基準點
SEEK_SET：將該文件的位移量設置為距文件開始處 offset 個字節；
SEEK_CUR：將該文件的位移量設置為其當前值加 offset，offset 可正可負；
SEEK_END：將該文件的位移量設置為文件長度加 offset，offset 可正可負（此時若為正值，就涉及到空洞文件了，請看下面的講解）；
返回值：** 若成功則返回新的文件位移量（絕對位移量）** 若出錯為 -1；定位到文件尾部時，可以返回文件的大小；
lseek 函數也可以用來確定所涉及的文件是否可以設置位移量，如果文件描述符所引用的是一個管道或者 FIFO，則 lseek 返回 -1，并將 errno 設置為 EPLPE；
空洞文件示例：
#include stdio.h
#include fcntl.h
#include string.h
#include stdlib.h
#include unistd.h
#include errno.h
// 生成空洞文件
char *buffer = 0123456789
int main(int argc,char *argv[])
if(argc 2)
fprintf(stderr, -usage:%s [file]\n ,argv[0]);
exit(1);
int fd = open(argv[1],O_WRONLY | O_CREATE | O_TRUNC,0777);
if(fd 0)
perror( open error
exit(1);
size_t size = strlen(buffer) * sizeof(char);
// 將字符串寫入到空洞文件中
if(write(fd,buffer,size) != size)
perror( write error
exit(1);
// 定位到文件尾部的 10 個字節處
if(lseek(fd,10L;SEERK_END) 0)
perror( lseek error
exit(1);
// 從文件尾部的 10 個字節處再寫入字符串
if(write(fd,buffer,size) != size)
perror( write error
exit(1);
close(fd)；return 0;
}我們可以看到用 more 命令查看文件內容時，發現顯示的內容只有一次寫入的結果，用 od
- c 命令查看文件的 ASSCI 碼，我們會發現在兩次內容之間，有 10 個 \0，這就是空洞，用 vim 打開該文件內容也可以看到，有 10 個 ^@符。
注：每個文件都有一個與其相關聯的“當前文件偏移量”，它是一個非負整數，用以度量從文件開始處計算的字節數。通常讀寫操作都以文件當前偏移量處開始，并使得偏移量增加所讀或所寫的字節數。按系統默認，當打開一個文件時，除非指定 O_APPEND 選擇項，否則該文件位移量被設置為 0；
示例：
運行結果如下：
fd = 3 的原因是：
系統內部 PCB 存在一個文件表，以記錄打開的文件，文件描述符其實就是文件表的下標
0 mdash; mdash;FILE* stdin，標準輸入
1 mdash; mdash;FILE* stdout，標準輸出
3 mdash; mdash;FILE* stderr，標準錯誤輸出
本程序已經默認打開了三個文件，fd 排到第四個，所以編號為 3
接下來進行文件讀取
運行結果如下：
應用：利用讀寫對文件進行復制
首先聲明：我們不區分文本文件還是二進制文件
完成對一個圖片的復制，我們可以使用以下的方案：
先打開原來的二進制文件
打開一個新的文件
從原來的二進制文件中讀取一部分寫入新文件
反復讀寫
直到讀完，寫完就停止【read() == 0 作為循環停止的條件，讀不到就是讀完了】
完成復制
復制完成
打開文件后，fork 的子進程能否共享和父進程共享訪問同一個文件？
我們每次打開文件以后，會在內核中產生 struct file 這樣一個結構體，以表示打開的文件，記錄著以下信息：
文件偏移量（起始從 0 開始，文件指針隨著寫入數據進行偏移）
引用計數（幾個進程正在使用這個打開的文件）
inode 節點（存放進程的屬性信息：誰創建了，名字是什么，在磁盤哪里存儲。通過這個 inode 節點，我們才能找到對應的這個具體的文件）
打開方式：比如只讀方式，只寫方式打開
測試 1：先打開文件再 fork
close（fd）寫在最外側，父子進程都會關閉，每關閉一次，引用計數減 1，直到為 0。
運行結果如下：
原因如下：
測試 2：先 fork 再打開文件
修改代碼后，運行結果發生如下變化：
因為父子進程分離后，打開了各自的文件，產生了各自的 struct file，不再共享文件偏移量。
在實際的應用場景中，我們更多地使用父進程打開的文件，子進程去訪問這種形式。
到此，關于“Linux 操作文件的底層系統如何調用”的學習就結束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習，快去試試吧！若想繼續學習更多相關知識，請繼續關注丸趣 TV 網站，丸趣 TV 小編會繼續努力為大家帶來更多實用的文章！
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