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linux部分c应用部分基础知识

news 2026/7/31 22:08:00

首先linux中所有的操作都是基于文件操作实现的，这是基准。

1.编写程序过程中的注意事项

1.关于goto关键字的说法，在应用层中goto关键字是不提倡使用的，它会是逻辑混乱不好调试与梳理逻辑结构，但是在驱动中goto是很常见的，关于这个关键字使用的侧重点是他会统一的释放资源。（在linux驱动中会按照一定的顺序申请资源，如果有一步申请失败或者是操作失败，会在函数的尾部统一释放资源）应用层与驱动层的侧重点不同。

2.在Linux中关于涉及到资源的这一部分，每次都要考虑到操作失败与资源申请失败的情况。

3.关于函数的linux部分的函数调用可以查看man手册。

2.文件操作部分

首先要区分系统调用与库调用，要搞清楚的是系统调用是内核提供给应用层的，也就是系统调用一端连接的是内核部分实现的文件操作，另外一段连接的是应用层操作。库函数对文件的操作是基于系统调用之上的，库函数的存在是为了兼容不同的操作系统，给用户一个统一的接口，其次对于linux而言，库函一般是带有缓冲的，减少从用户态到内核态的切换次数。

1.系统调用函数（文件io）

系统调用的函数 open("test.txt", O_RDWR | O_CREAT, 0644); write(fd, "aaaaaa", 6);

open("test2.txt", O_RDWR | O_CREAT, 0644);read(fd, buf, 1024);write(fd2, buf, 6);系统调用对文件的操作都是基于文件描述符进行操作的（fd,fd）,其中的文件描述符也是一种资源，有数量限制，使用ulimit-n命令可以查看，自已申请分配的文件描述符一般都是从3开始的，0：标准输入，1：标准输出，2：标准错误。

可以使用strerror、perror，这两个函数来打印出函数的错误信息。

使用O_APPEND打开文件时，使用lseek不能改变写的位置偏移量，并且读的位置偏移量还是开头部分。

当读取文件时，O_APPEND标志并不会影响读位置偏移量，即使使用了 O_APPEND

标志，读文件位置偏移量默认情况下依然是文件头

一个进程内多次 open 打开同一个文件，在内存中并不会存在多份动态文件，一个进程内多次open打开同一个文件，不同文件描述符所对应的读写位置偏移量是相互独立的，

复制得到的文件描述符与原文件描述符都指向同一个文件表，所以它们的文件读写偏移量是一样的，可以在不使用O_APPEND标志的情况下，通过文件描述符复制来实现接续写。

2.标准io(c标准库)

1.文件io是基于文件描述符来操作的，标准io是基于file*指针进行操作的

FILE 是一个结构体数据类型，它包含了标准I/O库函数为管理文件所需要的所有信息，包括用于实际 I/O 的文件描述符、指向文件缓冲区的指针、缓冲区的长度、当前缓冲区中的字节数以及出错标志等。FILE 数据结构定义在标准 I/O库函数头文件stdio.h中。

fopen("./test_file","w")；

因为fread();的返回值无法判断是读取完成还是读取错误，等小于要读取的个数时，需要使用ferror()；函数来判断是不是读取错误。feof(file)用于判断是否读取到文件尾。

库函数 ferror()用于测试参数stream所指文件的错误标志，如果错误标志被设置了，则调用ferror()函数将返回一个非零值，如果错误标志没有被设置，则返回 0

库函数 clearerr()用于清除end-of-file标志和错误标志，当调用feof()或ferror()校验这些标志后，通常需要清除这些标志，避免下次校验时使用到的是上一次设置的值，此时可以手动调用 clearerr()函数清除标志。

2. 关于printf()、fprintf()、dprintf()、sprintf()、snprintf()，的区别：printf()函数用于将格式化数据写入到标准输出；dprintf()和fprintf()函数用于将格式化数据写入到指定的文件中，两者不同之处在于，fprintf()使用FILE指针指定对应的文件、而dprintf()则使用文件描述符fd指定对应的文件；sprintf()、snprintf()函数可将格式化的数据存储在用户指定的缓冲区buf中。

关于scanf(),fscanf(), sscanf(),区别：scanf()将用户输入（标准输入）的数据进行格式化转换并进行存储,fscanf()函数从指定文件中读取数据，作为格式转换的输入数据，文件通过FILE 指针指定,sscanf()将从参数str所指向的字符串缓冲区中读取数据，作为格式转换的输入数据.

3.io缓冲部分

1.文件io缓冲部分

read()和 write()系统调用在进行文件读写操作的时候并不会直接访问磁盘设备，而是仅仅在用户空间缓冲区和内核缓冲区（kernel buffer cache）之间复制数据，内核稍后会将数据写入到磁盘设备中，具体是什么时间点写入到磁盘，这个其实是不确定的，由内核根据相应的存储算法自动判断。也可以使用fsync()、fdatasync()、sync()手动刷新到磁盘中，fsync()将参数fd 所指文件的内容数据和元数据写入磁盘,fdatasync()仅将参数fd 所指文件的内容数据写入磁盘，并不包括文件的元数据；sync()会将所有文件I/O 内核缓冲区中的文件内容数据和元数据全部更新到磁盘设备中.也可以在open文件时加入参数O_DIRECT，其有一些限制，不过这个一般不会用到

2.标准io缓冲部分

虽然标准io是对文件io的进一步封装，但在效率、性能上标准 I/O要优于文件I/O，其原因在于标准I/O实现维护了自己的缓冲区，我们把这个缓冲区称为 stdio 缓冲区。C 语言提供了一些库函数可用于对标准I/O的stdio缓冲区进行相关的一些设置，包括setbuf()、setbuffer() 以及 setvbuf()；

int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size_t size);其参数解释：stream：FILE指针，用于指定对应的文件，每一个文件都可以设置它对应的stdio 缓冲区。buf：如果参数buf不为NULL，那么buf指向size大小的内存区域将作为该文件的stdio 缓冲区，如果 buf等于 NULL，那么stdio库会自动分配一块空间作为该文件的stdio缓冲区（除非参数mode 配置为非缓冲模式）。mode：参数mode用于指定缓冲区的缓冲类型，可取值如下：

1._IONBF：不对I/O进行缓冲（无缓冲）。意味着每个标准I/O函数将立即调用write()或者read()，并且忽略 buf和size参数，可以分别指定两个参数为NULL和0。标准错误stderr默认属于这一种类型，从而保证错误信息能够立即输出。

2._IOLBF：采用行缓冲I/O。在这种情况下，当在输入或输出中遇到换行符"\n"时，标准I/O才会执行文件 I/O操作。对于输出流，在输出一个换行符前将数据缓存（除非缓冲区已经被填满），当输出换行符时，再将这一行数据通过文件 I/O write()函数刷入到内核缓冲区中；对于输入流，每次读取一行数据。对于终端设备默认采用的就是行缓冲模式，譬如标准输入和标准输出。

3._IOFBF：采用全缓冲I/O。在这种情况下，在填满stdio缓冲区后才进行文件I/O操作（read、write）。对于输出流，当 fwrite写入文件的数据填满缓冲区时，才调用write()将stdio缓冲区中的数据刷入内核缓冲区；对于输入流，每次读取 stdio缓冲区大小个字节数据。默认普通磁盘上的常规文件默认常用这种缓冲模式。

size：指定缓冲区的大小。

void setbuf(FILE *stream, char *buf);=》setvbuf(stream, buf, buf ? _IOFBF : _IONBF, BUFSIZ);

void setbuffer(FILE *stream, char *buf, size_t size);=》setvbuf(stream, buf, buf ? _IOFBF : _IONBF, size);

标准输出默认是行缓冲模式，只有输出了换行符时，才会将换行符这一行字符进行输出显示（也就是刷入到内核缓冲区），在没有输出换行符之前，会将数据缓存在 stdio 缓冲区中。

无论我们采取何种缓冲模式，在任何时候都可以使用库函数 fflush()来强制刷新（将输出到stdio缓冲区中的数据写入到内核缓冲区，通过 write()函数）stdio缓冲区，该函数会刷新指定文件的stdio 输出缓冲区，关闭文件也会进行刷新（如果使用_exit或_Exit()终止程序则不会刷新）