Linux 系统函数open、close、read、write、fcntl 简单应用

renran421

系统调用
　　系统调用是操作系统提供给用户的一组“特殊接口”。系统调用并非直接和程序员或系统管理员直接打交道，而是通过软中断的方式向内核提交请求，从而获取内核函数的服务入口（系统调用表）。系统调用让系统从用户空间进入内核空间内运行，运行后将结果返回给应用程序（内核态->用户空间）。



系统调用和系统API等区别
　　
系统API
主要是通过C库libc来实现，程序员多采用这种方式与内核交互，这些API通过系统调用来实现

系统命令
系统管理员采用系统命令与内核交互，是一个可执行文件，通过系统API及系统调用来实现

外壳程序
一系列系统命令和SHELL脚本共同组合成的程序。


函数库调用 与 系统调用

文件描述符
　　
-每个进程PCB结构中有文件描述符指针，指向files_struct的文件描述符表，记录每个进程打开的文件列表
-系统内核不允许应用程序访问进程的文件描述符表，只返回这些结构的索引即文件描述符ID(File Description)给应用程序
-Linux系统中，应用程序通过这些文件描述符来实现让内核对文件的访问
-每个进程能够访问的文件描述符是有限制的，通过#ulimit –n可以查看


特殊文件描述符
　　标准输入STDIN_FILENO
标准输出STDOUT_FILENO
标准错误STDERR_FILENO
每个进程被加载后，默认打开0,1,2这三个文件描述符
　　

open
　　
-函数原型
int open(const char *path, int flags,mode_t mode);
-参数
path ：文件的名称，可以包含（绝对和相对）路径
flags：文件打开模式
mode:  用来规定对该文件的所有者，文件的用户组及系统中其他用户的访问权限，则文件权限为：mode&(~umask)
-返回值
打开成功，返回文件描述符；
打开失败，返回－1
　　

打开方式

访问权限

O_CREATE会产生特殊权限，需要设置访问权限：
S_IRWXU等价于 S_IRUSR|S_IWUSR|S_IXUSR （文件所有者）
S_IRWXG 等价于 S_IRGRP|S_IWGRP|S_IXGRP （文件用户组）
S_IRWXO 等价于 S_IROTH|S_IWOTH|S_IXOTH （文件其他用户）

close
　　关闭文件close（将进程中fd对应的文件描述表结构释放）：
函数原型：int close(int fd); //如果出现错误，返回-1;调用成功返回0


read
　　-函数原型：
int read(int fd, void *buf, size_t nbytes)；
-参数
fd ：想要读的文件的文件描述符
buf:  指向内存块的指针，从文件中读取来的字节放到这个内存块中
nbytes: 从该文件复制到buf中的字节个数
-返回值
如果出现错误，返回-1;
返回从该文件复制到规定的缓冲区中的字节数!


write
　　-函数原型：int write(int fd,void *buf,size_t nbytes);
-函数参数：
fd ：要写入的文件的文件描述符
buf:  指向内存块的指针，从这个内存块中读取数据写入          到文件中
nbytes: 要写入文件的字节个数
-返回值
如果出现错误，返回-1
如果写入成功，则返回写入到文件中的字节个数

练习：采用文件系统调用的方式，完成串口通讯配置文件的读写

配置文件serial.cfg如下：


要求：1、程序运行命令格式：
serialchat [-options];
[options]:
p-输出打印serial.cfg各个配置项信息，格式：参数-----参数值；
s-进行菜单（有保存和退出）让用户设置；
f-指定配配置项设置，输出各选项置文件名，并输出各配置项信息   
其他选项提示该程序用法帮助。
2、不支持serialchat运行两次
3、如果无法找到配置文件，则提示运行失败，原因：配置文件无法找到

代码如下：

#include   < stdio.h>
#include   < string.h>
#include   < sys/types.h>
#include   < sys/stat.h>
#include   < unistd.h>
#include    < fcntl.h>
int icount = 0;
//去空格 '\0'
void rm_space(char *pStr)
{
char *pos = pStr;
pos = strchr(pStr,' ');
while(pos != NULL)
{
strcpy(pos,pos+1);
pos = strchr(pos,' ');
}
}
//去注释 '#' '\n#'和中文，留下\n ... \r之间的数据
void rm_annotation(char *pStr)
{
icount++;
char *pos = pStr;
char *end = NULL;
if(icount == 1) //第一行有可能顶格
{
pos = strchr(pStr,'#');
}
else
{
pos = strstr(pStr,"\n#");
}
while(pos != NULL)
{
end = strchr(pos+1,'\n');
strcpy(pos,end);
pos = strstr(pStr,"\n#");
}   
}
//输出配置项信息
void printMsg(char *buf)
{
char key[20] = " ";
char value[20] = " ";
char line[50] = " ";
char *pos = buf;
char *end = NULL;
int flag = 0;
printf("配置项信息如下:\n");
pos = strchr(buf,'\n');
end = strchr(pos,'=');
while(end != NULL)
{
memset(key,0,sizeof(key));
memset(value,0,sizeof(value));
memcpy(key,pos+1,end - (pos + 1));
pos = end;
end = strchr(pos,'\r');
if(end == NULL) //if the final data
{
flag = 1;
break;
}
memcpy(value,pos+1,end - (pos + 1));
sprintf(line,"%s-----%s",key,value);
printf("%s\n",line);
pos = end + 1;
end = strchr(pos,'=');  
}
if(flag)   
{
end = strchr(pos,'\0');
memcpy(value,pos+1,end - (pos + 1));
sprintf(line,"%s-----%s",key,value);
printf("%s\n",line);
}
}
//修改配置文件 （传入的buf是未经处理的）
void updateFile(int fd,char *buf)
{
char *pos = buf;
char *end = NULL;
char key[20] = "";
char newvalue[20] = "";
int lse;
int count;
printf("请输入配置参数: ");
scanf("%s",key);
printf("请输入配置参数的值: ");
scanf("%s",newvalue);
strcat(key,"=");
pos = strstr(buf,key);
if(pos == NULL)
{
printf("输入参数不存在！");
return;
}
pos = pos + strlen(key);
while(*pos == ' ')  //处理'='后面有空格的情况
{
pos = pos + 1;
}
end = strchr(pos,'\r');
if(end == NULL) //if the final data
{
end = strchr(pos,'\0');
}
//修改文件
lse = lseek(fd,pos-buf,SEEK_SET);
write(fd,newvalue,end-pos); //注意新旧值的长度
printf("修改成功！\n");
}
/*--------------------主函数---------------------*/
int main(int argc,char *argv[])
{
int fd;
int readByte = 0;
char buf[512] = "";
char option[3] = "";
char filename[20] = "";
int  index;
int s_flag = 0;
int f_flag = 0;
struct flock lock = {0};
//判断参数个数
if(argc !=2 && argc != 3)
{
printf("输入格式有误！\n");
return 1;
}
//打开配置文件
strcpy(option,argv[1]);
if(strcmp(option,"-f") == 0)    //打开指定文件
{
if(argc != 3)
{
printf("输入格式有误！\n");
return 1;
}
f_flag = 1;
strcpy(filename,argv[2]);
fd = open(filename,O_RDWR,S_IRWXU|S_IRGRP);
}
else
{
fd = open("serial.cfg",O_RDWR,S_IRWXU|S_IRGRP);
}
if(fd == -1)
{
printf("运行失败，无法找到配置文件！\n");
return 1;
}
//读取配置文件
readByte = read(fd,buf,512);
if(readByte