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(shí)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(kù)函數(shù)來實(shí)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(jìn)程控制、系統(tǒng)控制、內(nèi)存管理、網(wǎng)絡(luò)管理、socket套接字、進(jìn)程間通信、用戶管理等。

相對(duì)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(kù)函數(shù)

C標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)頭文件如下：

Linux環(huán)境下， 使用的C庫(kù)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(shí)際上就是調(diào)用C庫(kù)中的函數(shù)。 因?yàn)镃庫(kù)函數(shù)通過系統(tǒng)調(diào)用來實(shí)現(xiàn)，庫(kù)函數(shù)對(duì)上層提供了C庫(kù)接口。比如文件操作：

實(shí)例：文件操作

Linux下文件操作應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)如下：

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(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行抽象化，對(duì)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(shí)操

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 worldn", strlen("helllo worldn")); /* 移動(dòng)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: %sn", rd_buf); /* 關(guān)閉文件 */ close(fd); return 0;}

運(yùn)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(shí)，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(gè)參數(shù)可使用” | “來組合。

read函數(shù)：

? fd：文件對(duì)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(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。

write函數(shù)：

? fd：文件對(duì)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(gè)字節(jié)。

close函數(shù)：

關(guān)閉 fd 文件描述符對(duì)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(duì)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(gè)絕對(duì)位置。

? SEEK_END： offset 是以文件尾為參考點(diǎn)的相對(duì)位置。

? SEEK_CUR： offset 是以當(dāng)前位置為參考點(diǎn)的相對(duì)位置。

2、文件操作：C庫(kù)函數(shù)

（1）實(shí)操

代碼：

/* 文件操作：c庫(kù)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 worldn", 1, strlen("helllo worldn"), 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(dòng)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: %sn", rd_buf); /* 關(guān)閉文件 */ fclose(fp); return 0;}

運(yùn)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(gè)字符串，輸入時(shí)需要帶雙引號(hào)：

?“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(shí)，前面的” w”模式會(huì)返回錯(cuò)誤，而此處的” w ”則會(huì)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(huì)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(huì)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(shí)表示正常，后續(xù)的 fread、 fwrite 等函數(shù)可通過文件流訪問對(duì)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(xiàng)數(shù)據(jù)，每 項(xiàng)的大小為 size，讀取到的數(shù)據(jù)會(huì)被存儲(chǔ)在 ptr 指向的數(shù)組中。 fread 的返回值為成功讀取的項(xiàng)數(shù)（項(xiàng)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(xiàng)數(shù)為 nmemb，每項(xiàng)大小為size，返回值為成功寫入的項(xiàng)數(shù)（項(xiàng)的單位為 size）。

fclose 函數(shù)：

fclose 庫(kù)函數(shù)用于關(guān)閉指定的文件流，關(guān)閉時(shí)它會(huì)把尚未寫到文件的內(nèi)容都寫出。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)庫(kù)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)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(gè)絕對(duì)位置。

? SEEK_END： offset 是以文件尾為參考點(diǎn)的相對(duì)位置。

? SEEK_CUR： offset 是以當(dāng)前位置為參考點(diǎn)的相對(duì)位置。

以上就是本次的分享，如有錯(cuò)誤，歡迎指出！

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(shí)戰(zhàn)指南》

《嵌入式Linux上的C語言編程實(shí)踐》