linux高级编程(文件操作)

文件及设备操作

1.基本概念

linux下文件操作的两种方法：原始文件I/O、标准I/O库

标准I/O库: 是C语言的标准输入输出库，是针对流对象FILE 进行的操作，是带缓存的。

原始I/O库：是linux系统提供的文件API，是针对描述描进行的操作，是无缓存机制。

文件描述符：创建一个新文件或打开现有文件时，内核向进程返回的一个非负整数。

其范围在0~OPENMAX之间，OPENMAX是一个宏，不同linux版本取值不同.

系统调用：是操作系统提供的某些功能的接口（函数）

常用设备

/dev/null 空设备，丢弃数据用

/dev/port 存取I/O端口

/dev/ttyN N(0 1 ...) 字符终端

/dev/sdaN N(0 1...) SCSI磁盘

/dev/scdN N(0 1...) SCSI光驱

/dev/mouseN N(0 1...) 鼠标

/dev/socksys 套接字访问端口接口，用于网络传输

/dev/route 路由器控制设备

/dev/fbN N(0 1...) 帧缓冲设备(frame buffer) 重点

/dev/mixer 混音器音量控制、混音控制重点

/dev/dsp 声卡数字采样和数字录音设备用于播放声音和录音经常使用重点(oss)

/dev/audio 声卡音频设备用于播放声音和录音，支持sun音频较少使用

/dev/video 视频摄像头用于视频采样(录像)

常用头文件

#include 对外提供的各种数据类型如size_t

#include 对外提供的各种结构类型如time_t

#include 对外提供的各种错误号的定义用数字代码的错误类型

#include 文件控制的函数定义

#include 串口的结构及定义

#include 声卡的结构及定义

#include 设备控制函数

#include 在C++内加入的头

2.设备的操作函数

#include

#include

#include

#include

#include

1)Access

功能: 确定文件的访问权限

用法: int access(const char *filename, int amode);

finename 文件名称mode 模式，共5种模式：

0-检查文件是否存在

1-检查文件是否可运行

2-检查文件是否可写访问

4-检查文件是否可读访问

6-检查文件是否可读/写访问

例：判断文件是否存在

int file_exists(char *filename){

return (access(filename, 0) == 0);

}

2)创建文件

int creat(char *pathname,mode_t mode);

pathname:要创建文件的路径文件名。可以使用绝对路径或相对路径。

mode: 新建文件的访问权限，同创建目录

使用时，可用或运算组合使用，如

S_IRUSR | SIWUSR

写可以使用数字，如

666

返回值：成功，返回文件描述符，失败-1

说明：

3)打开文件

int open(const char *pathname, int oflag,mode_t mode);

pathname: 设备或文件名

flags: 文件的打开方式，可以用位运算｜组合

O_RDONL Y 只读

O_WRONL Y 只写

O_RDWR 读写模式

O_APPEND 追加模式

O_CREAT 创建文件

O_SYNC 同步。

O_NONBLOCK 非阻塞模式，默认为阻塞模式

O_EXCL 如果定义了O_CREAT，且文件已存在，则出错

O_TRUNC 如果文件存在，且以只读或指写方式打开，则截断文件mode: 可选参数，用于定义新建文件的访问权限,同creat函数

返回值：成功文件描述符失败-1

注：O_RDONL Y、O_WRONL Y、O_RDWR中只能选择一个，然后通过|运算和其它选项组合

O_EXCL与O_CREAT组合实现互斥，文件已存在的情况下，调用失败。

O_WRONL Y|O_CREAT|O_TRUNC组合，则与creat函数等价

对于设备文件，不能使用O_CREAT选项

例：int fd=open("./test.txt",O_CREAT | O_RDWR | O_SYNC);//文件

int fd=open("/dev/dsp",O_RDWR | O_SYNC); //设备

4)文件读写

ssize_t write(int filedes,void *buff, size_t nbytes);

ssize_t read(int filedes,void *buff, size_t nbytes);

filedes: 文件描述符

buff：内存地址,如果用write，则先在buff内填写数据

如果用read,则先准备好一个内存，等待填写

nbytes:要读写的字节数

返回值:成功是实际的读写长度失败-1

注：read、write不仅用于读取文件，而且用于套接字、设备等。

5)文件的关闭

int close(int filedes);

6)文件的删除

int unlink(const char * path)

说明：只是将文件的引用计数减一，只有在引用计数变为0的情况下，才会删除物理文件

7)移动文件指针

off_t lseek(int fd,off_t offset,int whence);

fd:文件描述符

offset: 文件偏移量，是相对于whence的偏移

whence: 文件偏移的起始位置

SEEK_SET 文件头

SEEK_CUR 当前位置

SEEK_END 文件尾开始

返回值:成功，返回新的当前文件指针位置,失败-1

8)设备控制(设置)

#include

int ioctl(int d, int request, ...);

d: 文件枸柄(描述符)

request:用户程序对设备的控制命令，后面的省略号，是补充参数，一般最多一个

返回值：成功0 失败-1

例：int fd=open("/dev/dsp",O_RDWR); //打开设备

int format=8; //音频采样大小

int err=ioctl(fd,SNDCTL_DSP_SETFMT,&format);

//SNDCTL_DSP_SETFMT // 是在soundcard.h头文件定义的宏，代表设置音频位数

//&format//音频位数变量的地址

int speed=44100

int err=ioctl(fd,SNDCTL_DSP_SPEED,&speed);

//SNDCTL_DSP_SPEED // 代表设置音频频率

//&speed//频率的值

ioctl是设备驱动程序中对设备的I/O通道进行管理的函数。

所谓对I/O通道进行管理，就是对设备的一些特性进行控制，例如串口的传输波特率、马达的转速等等。

Linux Kernel中提供了一些宏，这些宏标明这个命令对应的设备类型、设备序列号、数据传送方向和数据传输尺寸。

不同的设备都有一组相应宏，需要根据不同设备的说明进行使用

3.函数应用

文件操作的流程

open -> [ioctl] -> write(read)->close

其中ioctl用于设置设备，可根据情况使用

1)标准输入、标准输出、标准错误输出

在linux进程启动时，内核默认为每个进程打开3个文件：标准输入文件、标准输出文件、标准错误输出文件。

这三个文件也分配了文件描述符，分别为0、1、2

标准输入文件被映射至键盘

标准输出文件和标准错误输出文件被映射至监视器

对这三个文件的描述符可以使用直接数字，也可以使用它们的宏定义：STDIN_FILENO、STDOUT_FILENO、STDDERR_FILENO

例：用标准输入输出进行读写(即scanf和printf)

#include

int main(){

char buf[256];

int size=read(0,buf,256); //0是标准输入描述符

printf("-------------%d\n",size);

write(1,buf,size); //1是标准输出描述符

}

2)对普通文件的操作

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

//#include 在C++内加入的头

例1：创建文件，并写入数据

int main(int argc,char **argv){

int fd=open("./test.txt",O_CREAT | O_RDWR);

if (fd==-1) {

printf("open err\n");

return 0;

}

char buf[256]="aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa";

ssize_t size=write(fd,buf,strlen(buf));

printf("size=%d,len=%d\n",size,strlen(buf));

close(fd);

return 0;

}

例2：将一个文件内的数据写入到另一个文件

int main(int argc,char **argv){

int desfd=open("./new.txt",O_CREAT | O_WRONL Y);

if (desfd==-1) {

printf("open err\n");

return 0;

}

int srcfd=open("./test.txt",O_RDONL Y);

if (srcfd==-1) {

printf("open err\n");

return 0;

}

int filelen=lseek(srcfd,0,SEEK_END);

lseek(srcfd,0,SEEK_SET);

char buf[256];

int len,size=0;

while(size

len=read(srcfd,buf,1);

len=write(desfd,buf,len);

size+=len;

}

close(srcfd);

close(desfd);

return 0;

}

3).音频设备操作

声卡支持的所有采样格式可以在头文件soundcard.h中找到

设置采样时的声道数目SNDCTL_DSP_STEREO 0代表1声道1代表2声道

设置采样时的频率SNDCTL_DSP_SPEED 8000 11025 12000 22050 37800 44100 设置采样大小SNDCTL_DSP_SETFMT 8 16

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

static int isstop=1;

static int ispause=0;

void setvol(int lvol,int rvol){

int fd=open("/dev/mixer",O_RDWR);

short vol=(lvol<<8 | rvol); //音量，用16位整数记录左右声道音量

//ioctl(fd,MIXER_READ(SOUND_MIXER_VOLUME),&vol);//读音量

ioctl(fd,MIXER_WRITE(SOUND_MIXER_VOLUME),&vol);//设音量

close(fd);

//lvol 1 0000001

// 0000000100000000

//rvol 2 0000010

// 0000000100000010

}

void getvol(int lvol,int *rvol){

int fd=open("/dev/mixer",O_RDWR);

short vol=(lvol<<8 | rvol); //音量，用16位整数记录左右声道音量

ioctl(fd,MIXER_READ(SOUND_MIXER_VOLUME),&vol);//读音量

//ioctl(fd,MIXER_WRITE(SOUND_MIXER_VOLUME),&vol);//设音量

close(fd);

//lvol 1 0000001

// 0000000100000000

//rvol 2 0000010

// 0000000100000010

void plays(int b,int c,int s,char *file){

int i,bits=b;

int channels=c;

int speed=s;

char filename[256];

strcpy(filename,file);

//////////////////////////////////////////////////////////

int dsp_fd=open("/dev/dsp",O_RDWR);

if (dsp_fd==-1) return ;

ioctl(dsp_fd,SNDCTL_DSP_STEREO,&channels);

ioctl(dsp_fd,SNDCTL_DSP_SETFMT,&bits);

ioctl(dsp_fd,SNDCTL_DSP_SPEED,&speed);

int fd=open(filename,O_RDONL Y);

int size=lseek(fd,0,2);

lseek(fd,0,0);

char buf[256];

for(i=0;i

if(isstop) break;

while (ispause) usleep(50000);

printf("%d ",i);

int len=read(fd,buf,256);

write(dsp_fd,buf,256);

i+=len;

}

close(fd);

close(dsp_fd);

}

int main(int argc,char **argv){

int i,bits=8; //采样大小

int channels=1; //0单声道，1双声道

int speed=44100; //8k 11.025k 12k 22.05k 37.8k 44.1k char filename[256];

strcpy(filename,"./audio1.wav");

for(i=0;i

if (strcmp(argv[i],"-b")==0)

bits=atoi(argv[i+1]);

else if (strcmp(argv[i],"-c")==0)

channels=atoi(argv[i+1]);

else if (strcmp(argv[i],"-s")==0)

speed=atoi(argv[i+1]);

else if (strcmp(argv[i],"-f")==0)

strcpy(filename,argv[i+1]);

}

plays(bits,channels,speed,filename);

return 0;

}

S=R(采样频率Hz )×D(录音时间)×r(量化位数（位）) ×声道数／8 s: 字节；R:HZ；D：录音时间S；r:量化位数bit