Linux下應(yīng)用開發(fā)基礎(chǔ)
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應(yīng)用程序開發(fā)方式
在Linux下開發(fā)應(yīng)用程序可以調(diào)用兩種接口來實現(xiàn)，一種是直接調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用接口，另一種是調(diào)用庫函數(shù)來實現(xiàn)。
1、什么是系統(tǒng)調(diào)用？
系統(tǒng)調(diào)用（System Call）是操作系統(tǒng)提供的服務(wù)，是應(yīng)用程序與內(nèi)核通信的接口。
Linux提供的系統(tǒng)調(diào)用包含的內(nèi)容有：文件操作、進程控制、系統(tǒng)控制、內(nèi)存管理、網(wǎng)絡(luò)管理、socket套接字、進程間通信、用戶管理等。
相對于普通的函數(shù)調(diào)用來說， 系統(tǒng)調(diào)用的性能消耗也是巨大的。所以在追求極致性能的程序中， 都在盡力避免系統(tǒng)調(diào)用。
2、C庫函數(shù)
C標(biāo)準(zhǔn)庫頭文件如下：
Linux環(huán)境下， 使用的C庫一般都是glibc， 它封裝了幾乎所有的系統(tǒng)調(diào)用， 代碼中使用的“系統(tǒng)調(diào)用”， 實際上就是調(diào)用C庫中的函數(shù)。
因為C庫函數(shù)通過系統(tǒng)調(diào)用來實現(xiàn)，庫函數(shù)對上層提供了C庫接口。比如文件操作：
實例：文件操作
Linux下文件操作應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)如下：
（圖片來源：野火Linux開發(fā)實戰(zhàn)指南）
Linux下，“一切皆文件”。為了使不同的文件系統(tǒng)共存， Linux 內(nèi)核在用戶層與具體文件系統(tǒng)之前增加了虛擬文件系統(tǒng)（VFS）中間層，它對復(fù)雜的系統(tǒng)進行抽象化，對用戶提供了統(tǒng)一的文件操作接口。
1、文件操作：系統(tǒng)調(diào)用
（1）實操
代碼：
左右滑動查看全部代碼>>>
/* 文件操作：系統(tǒng)調(diào)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}; /* 讀數(shù)據(jù)buf */
/* 以讀寫的方式打開文件demo0_test，若文件不存在則創(chuàng)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;
}
/* 往文件中寫數(shù)據(jù) */
write(fd, "helllo world\n", strlen("helllo world\n"));
/* 移動文件指針至文件開頭 */
lseek(fd, 0, SEEK_SET);
/* 讀出文件數(shù)據(jù)并打印 */
read(fd, rd_buf, 50);
printf("Read data: %s\n", rd_buf);
/* 關(guān)閉文件 */
close(fd);
return 0;
}
運行結(jié)果：
（2）接口說明
open函數(shù)：
? pathname：要打開或創(chuàng)建的文件名；
? flag：指定文件的打開方式，具體有以下參數(shù)，見下表 flag 參數(shù)值。
? mode：當(dāng) open 函數(shù)的 flag 值設(shè)置為 O_CREAT 時，必須使用 mode 參數(shù)來設(shè)置文件與用戶相關(guān)的 權(quán)限。mode 可用的權(quán)限如下表所示，表中各個參數(shù)可使用” | “來組合。
read函數(shù)：
? fd：文件對應(yīng)的文件描述符 ；
? buf：指向數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的指針；
? count：讀取多少個字節(jié)的數(shù)據(jù)。
write函數(shù)：
? fd：文件對應(yīng)的文件描述符；
? buf：指向數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的指針；
? count：往文件中寫入多少個字節(jié)。
close函數(shù)：
關(guān)閉 fd 文件描述符對應(yīng)的文件。
lseek 函數(shù)：
lseek 函數(shù)可以用與設(shè)置文件指針的位置，并返回文件指針相對于文件頭的位置。其中的 offset 參數(shù)用于指定位置， whence 參數(shù)則定義了 offset 的意義， whence 的可取值如下：
? SEEK_SET：offset 是一個絕對位置。
? SEEK_END：offset 是以文件尾為參考點的相對位置。
? SEEK_CUR：offset 是以當(dāng)前位置為參考點的相對位置。
2、文件操作：C庫函數(shù)
（1）實操
代碼：
左右滑動查看全部代碼>>>
/* 文件操作：c庫函數(shù) */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
FILE *fp; /* 文件描述符 */
char rd_buf[50] = {0}; /* 讀數(shù)據(jù)buf */
/* 以讀寫的方式打開文件demo1_test，若文件不存在則創(chuàng)建文件 */
fp = fopen("demo1_test", "w+");
if (NULL == fp)
{
printf("Open file error!\n");
return 0;
}
/* 往文件中寫數(shù)據(jù) */
fwrite("hello world\n", 1, strlen("helllo world\n"), fp);
/* 同步緩沖區(qū)：把緩沖區(qū)數(shù)據(jù)立即寫入文件 */
fflush(fp);
/* 移動文件指針至文件開頭 */
fseek(fp, 0, SEEK_SET);
/* 讀出文件數(shù)據(jù)并打印 */
fread(rd_buf, 50, 1, fp);
printf("Read data: %s\n", rd_buf);
/* 關(guān)閉文件 */
fclose(fp);
return 0;
}
運行結(jié)果：
（2）接口說明
fopen函數(shù)：
? pathname 參數(shù)用于指定要打開或創(chuàng)建的文件名。
? mode 參數(shù)用于指定文件的打開方式，注意該參數(shù)是一個字符串，輸入時需要帶雙引號：
?“r”：以只讀方式打開，文件指針位于文件的開頭。
?“r+”：以讀和寫的方式打開，文件指針位于文件的開頭。
?“w”：以寫的方式打開，不管原文件是否有內(nèi)容都把原內(nèi)容清空掉，文件指針位于文件的開頭。
?“w+”：同上，不過當(dāng)文件不存在時，前面的” w”模式會返回錯誤，而此處的” w+”則會創(chuàng)建新文件。
?“a”：以追加內(nèi)容的方式打開，若文件不存在會創(chuàng)建新文件，文件指針位于文件的末尾。與” w+”的區(qū)別是它不會清空原文件的內(nèi)容而是追加。
?“a+”：以讀和追加的方式打開，其它同上。
? fopen 的返回值是 FILE 類型的文件文件流，當(dāng)它的值不為 NULL 時表示正常，后續(xù)的 fread、 fwrite等函數(shù)可通過文件流訪問對應(yīng)的文件。
fopen 的 mode 與 open 的 flags 參數(shù)關(guān)系：
fread 函數(shù)：
stream 是使用 fopen 打開的文件流， fread 通過它指定要訪問的文件，它從該文件中讀取 nmemb 項數(shù)據(jù)，每 項的大小為 size，讀取到的數(shù)據(jù)會被存儲在 ptr 指向的數(shù)組中。fread 的返回值為成功讀取的項數(shù)（項的單位 為 size）。
fwrite 函數(shù)：
它的操作與 fread 相反，把 ptr 數(shù)組中的內(nèi)容寫入到 stream 文件流，寫入的項數(shù)為 nmemb，每項大小為size，返回值為成功寫入的項數(shù)（項的單位為 size）。
fclose 函數(shù)：
fclose 庫函數(shù)用于關(guān)閉指定的文件流，關(guān)閉時它會把尚未寫到文件的內(nèi)容都寫出。因為標(biāo)準(zhǔn)庫會對數(shù)據(jù)進行緩沖，所以需要使用 fclose 來確保數(shù)據(jù)被寫出。
fflush 函數(shù)：
fflush 函數(shù)用于把尚未寫到文件的內(nèi)容立即寫出。常用于確保前面操作的數(shù)據(jù)被寫入到磁盤上。fclose 函數(shù)本 身也包含了 fflush 的操作。
fseek 函數(shù)：
其中的 offset 參數(shù)用于指定位置， whence 參數(shù)則定義了 offset 的意義， whence 的可取值如下：
? SEEK_SET：offset 是一個絕對位置。
? SEEK_END：offset 是以文件尾為參考點的相對位置。
? SEEK_CUR：offset 是以當(dāng)前位置為參考點的相對位置。
相關(guān)參考書籍：
《Linux環(huán)境編程：從應(yīng)用到內(nèi)核》
《野火Linux開發(fā)實戰(zhàn)指南》
《嵌入式Linux上的C語言編程實踐》
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