【Linux文件操作】文件操作系统调用

需要注意的是，write 调用返回的实际写入字节数可能小于请求的字节数，因此在实际应用中可能需要循环写入，直到所有数据都被写入。：当 flags 中包含 O_CREAT 标志时，该参数用于指定新文件的权限模式，与 creat 系统调用中的 mode 参数相同。在对文件进行读写操作时，系统会维护一个文件偏移量（file offset），也称为文件指针，它指示了下一次读写操作开始的位置。展示了 ope

sillyoung

54人浏览 · 2026-05-10 03:40:46

sillyoung · 2026-05-10 03:40:46 发布

1.1 函数原型

代码语言：javascript

AI代码解释

#include <fcntl.h>
int creat(const char *pathname, mode_t mode);

1.2 参数说明

pathname：指向要创建的文件路径名的字符串指针。可以是绝对路径，也可以是相对路径。
mode：指定新文件的权限模式。它由一系列权限位组成，这些权限位决定了文件所有者、所属组和其他用户对该文件的访问权限。常见的权限位有：
- S_IRUSR：所有者具有读权限（0400）
- S_IWUSR：所有者具有写权限（0200）
- S_IXUSR：所有者具有执行权限（0100）
- S_IRGRP：所属组具有读权限（0040）
- S_IWGRP：所属组具有写权限（0020）
- S_IXGRP：所属组具有执行权限（0010）
- S_IROTH：其他用户具有读权限（0004）
- S_IWOTH：其他用户具有写权限（0002）
- S_IXOTH：其他用户具有执行权限（0001）

这些权限位可以通过按位或（|）运算组合使用，例如，S_IRUSR | S_IWUSR 表示所有者具有读写权限。

1.3 返回值

成功：返回一个非负的文件描述符（file descriptor），该文件描述符用于后续对文件的操作。
失败：返回 - 1，并设置 errno 来指示错误类型。常见的错误有：

EEXIST：指定的文件已经存在，且没有被截断（当使用 O_CREAT | O_EXCL 标志时，如果文件存在则会返回该错误，但 creat 系统调用本身如果文件存在会截断文件，所以此错误在 creat 中较少见）
ENOENT：路径名中的目录不存在
EACCES：没有权限创建文件或访问路径中的目录
ENOSPC：文件系统没有足够的空间创建新文件

1.4 使用示例

代码语言：javascript

AI代码解释

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    int fd;
    // 创建一个名为"testfile.txt"的文件，所有者具有读写权限，所属组和其他用户无权限
    fd = creat("testfile.txt", S_IRUSR | S_IWUSR);
    if (fd == -1) {
        perror("creat failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    printf("File created successfully with file descriptor: %d\n", fd);
    close(fd); // 创建文件后要记得关闭文件描述符
    return 0;
}

使用 creat 函数创建了一个名为 “testfile.txt” 的文件，设置所有者具有读写权限。如果创建成功，会输出文件描述符；如果失败，会通过 perror 函数打印错误信息。

二、文件打开（open 系统调用）

open 系统调用是 Linux 中用于打开一个已存在的文件或创建一个新文件的主要系统调用。它比 creat 系统调用功能更强大，可以通过不同的标志组合实现多种操作。

2.1 函数原型

代码语言：javascript

AI代码解释

#include <fcntl.h>
int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);

2.2 参数说明

pathname：与 creat 系统调用中的 pathname 参数相同，指向要打开或创建的文件路径名。

flags：用于指定打开文件的方式和行为，是一个整数，可以由多个标志按位或组合而成。常见的标志有：

O_RDONLY：以只读方式打开文件
O_WRONLY：以只写方式打开文件
O_RDWR：以读写方式打开文件
O_CREAT：如果指定的文件不存在，则创建该文件。此时需要提供第三个参数 mode 来指定新文件的权限。
O_EXCL：与 O_CREAT 一起使用，如果文件已经存在，则 open 调用失败（返回 - 1），可以用于防止覆盖已存在的文件。
O_TRUNC：如果文件已经存在且以可写方式打开（O_WRONLY 或 O_RDWR），则将文件截断为零长度。
O_APPEND：以追加方式打开文件，每次写操作都将数据添加到文件的末尾。

mode：当 flags 中包含 O_CREAT 标志时，该参数用于指定新文件的权限模式，与 creat 系统调用中的 mode 参数相同。如果 flags 中不包含 O_CREAT，则该参数被忽略。

2.3 返回值

成功：返回一个非负的文件描述符，用于后续对文件的操作。
失败：返回 - 1，并设置 errno 指示错误类型。常见的错误与 creat 系统调用类似，此外还有：
- EINVAL：flags 参数无效
- EMFILE：进程已打开的文件描述符达到上限

2.4 使用示例

代码语言：javascript

AI代码解释

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int fd1, fd2, fd3;

    // 以只读方式打开已存在的文件"testfile.txt"
    fd1 = open("testfile.txt", O_RDONLY);
    if (fd1 == -1) {
        perror("open for read failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 以读写方式打开文件，如果文件不存在则创建，权限为所有者读写，组和其他用户只读
    fd2 = open("newfile.txt", O_RDWR | O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH);
    if (fd2 == -1) {
        perror("open for read-write and create failed");
        close(fd1);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 以只写、追加方式打开文件，若文件不存在则创建
    fd3 = open("logfile.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, S_IRUSR | S_IWUSR);
    if (fd3 == -1) {
        perror("open for write and append failed");
        close(fd1);
        close(fd2);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("fd1: %d, fd2: %d, fd3: %d\n", fd1, fd2, fd3);

    // 关闭文件描述符
    close(fd1);
    close(fd2);
    close(fd3);

    return 0;
}

展示了 open 系统调用的几种常见用法：只读打开已存在文件、读写打开并创建新文件、只写追加打开并创建新文件。

三、文件读写（read 和 write 系统调用）

打开文件后，就可以进行读写操作了。Linux 提供了 read 和 write 系统调用来实现对文件的读写。

3.1 read 系统调用

read 系统调用用于从已打开的文件中读取数据。

①函数原型

代码语言：javascript

AI代码解释

#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

②参数说明

fd：文件描述符，即 open 或 creat 系统调用返回的非负整数，标识要读取的文件。
buf：指向一个缓冲区的指针，用于存储读取到的数据。
count：指定要读取的字节数。

③ 返回值

成功：返回实际读取到的字节数。如果已经到达文件末尾，则返回 0。
失败：返回 - 1，并设置 errno 指示错误类型，如 EBADF（文件描述符无效）、EIO（I/O 错误）等。

3.2 write 系统调用

write 系统调用用于向已打开的文件中写入数据。

①函数原型

代码语言：javascript

AI代码解释

#include <unistd.h>
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

②参数说明

fd：文件描述符，标识要写入的文件。
buf：指向一个缓冲区的指针，该缓冲区中存储了要写入的数据。
count：指定要写入的字节数。

③返回值

成功：返回实际写入的字节数。注意，实际写入的字节数可能小于 count，这并不一定表示错误，可能是由于各种原因（如磁盘空间不足、信号中断等）导致的。
失败：返回 - 1，并设置 errno 指示错误类型，如 EBADF（文件描述符无效或不具有写权限）、EIO（I/O 错误）等。

3.3 使用示例

代码语言：javascript

AI代码解释

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

int main() {
    int fd;
    char write_buf[] = "Hello, Linux File Operation!";
    char read_buf[1024];
    ssize_t nwritten, nread;

    // 以读写方式打开文件，不存在则创建
    fd = open("rwtest.txt", O_RDWR | O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR);
    if (fd == -1) {
        perror("open failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 写入数据
    nwritten = write(fd, write_buf, strlen(write_buf));
    if (nwritten == -1) {
        perror("write failed");
        close(fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    printf("Wrote %zd bytes: %s\n", nwritten, write_buf);

    // 将文件指针移到文件开头（否则读取不到刚写入的数据）
    off_t offset = lseek(fd, 0, SEEK_SET);
    if (offset == -1) {
        perror("lseek failed");
        close(fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 读取数据
    nread = read(fd, read_buf, sizeof(read_buf) - 1); // 留一个字节给'\0'
    if (nread == -1) {
        perror("read failed");
        close(fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    } else if (nread == 0) {
        printf("Reached end of file\n");
    } else {
        read_buf[nread] = '\0'; // 加上字符串结束符
        printf("Read %zd bytes: %s\n", nread, read_buf);
    }

    close(fd);
    return 0;
}

先向文件写入一段字符串，然后使用 lseek 系统调用将文件指针移到文件开头，再读取文件内容并打印。需要注意的是，write 调用返回的实际写入字节数可能小于请求的字节数，因此在实际应用中可能需要循环写入，直到所有数据都被写入。同样，read 调用也可能需要循环读取，直到读取到预期的数据量或到达文件末尾。

四、文件定位（lseek 系统调用）

在对文件进行读写操作时，系统会维护一个文件偏移量（file offset），也称为文件指针，它指示了下一次读写操作开始的位置。lseek 系统调用用于修改这个文件偏移量，实现对文件的随机访问。

4.1 函数原型

代码语言：javascript

AI代码解释

#include <unistd.h>
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

4.2 参数说明

fd：文件描述符，标识要操作的文件。
offset：偏移量，是一个有符号整数，表示要移动的字节数。
whence：用于指定偏移量的参考位置，有以下三种取值：
- SEEK_SET：将文件偏移量设置为 offset 字节（从文件开头开始计算）。
- SEEK_CUR：将文件偏移量设置为当前偏移量加上 offset 字节。
- SEEK_END：将文件偏移量设置为文件末尾加上 offset 字节（offset 为负时表示向文件开头方向移动）。

4.3 返回值

成功：返回新的文件偏移量（从文件开头开始计算的字节数）。
失败：返回 - 1，并设置 errno 指示错误类型，如 EBADF（文件描述符无效）、ESPIPE（文件是管道、FIFO 或套接字，这些文件不支持定位操作）等。

4.4 使用示例

代码语言：javascript

AI代码解释

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

int main() {
    int fd;
    char buf[100];
    off_t offset;

    // 创建并打开一个文件
    fd = open("seektest.txt", O_RDWR | O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR);
    if (fd == -1) {
        perror("open failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 写入一些数据
    const char *data = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
    write(fd, data, strlen(data));

    // 将文件指针移到开头
    offset = lseek(fd, 0, SEEK_SET);
    if (offset == -1) {
        perror("lseek to beginning failed");
        close(fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    printf("Moved to beginning, offset: %ld\n", (long)offset);

    // 读取5个字节
    ssize_t nread = read(fd, buf, 5);
    if (nread == -1) {
        perror("read failed");
        close(fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    buf[nread] = '\0';
    printf("Read %zd bytes: %s\n", nread, buf);

    // 从当前位置向后移动10个字节
    offset = lseek(fd, 10, SEEK_CUR);
    if (offset == -1) {
        perror("lseek from current failed");
        close(fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    printf("Moved 10 bytes from current, new offset: %ld\n", (long)offset);

    // 读取5个字节
    nread = read(fd, buf, 5);
    if (nread == -1) {
        perror("read failed");
        close(fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    buf[nread] = '\0';
    printf("Read %zd bytes: %s\n", nread, buf);

    // 从文件末尾向前移动20个字节
    offset = lseek(fd, -20, SEEK_END);
    if (offset == -1) {
        perror("lseek from end failed");
        close(fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    printf("Moved 20 bytes before end, new offset: %ld\n", (long)offset);

    // 读取5个字节
    nread = read(fd, buf, 5);
    if (nread == -1) {
        perror("read failed");
        close(fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    buf[nread] = '\0';
    printf("Read %zd bytes: %s\n", nread, buf);

    close(fd);
    return 0;
}