文件读取¶
本文通过一个精简版 cat 命令的实作，演示如何使用 Linux 系统调用读取文件内容。 精简版 cat 命令功能非常单一，但五脏俱全，足以用来演示。其用法如下：
$ echo hello > foo
$ ./cat foo
hello
如上， cat 接受一个命令行参数——被读取文件路径，打开并读取文件，最后将文件内容输出到标准输出。 如果文件不存在， cat 命令提示错误并退出。
精简版 cat 命令源码如下：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 | #include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#define BUFFER_SIZE 10240
int main(int argc, char *argv[])
{
// 检查参数
if (argc != 2) {
fprintf(stderr, "Usage: cat [filepath]\n");
exit(1);
}
// 打开文件
int fd = open(argv[1], O_RDONLY);
if (fd == -1) {
perror("Open file");
exit(2);
}
// 循环输出
for (;;) {
// 缓冲区
char buffer[BUFFER_SIZE];
// 读文件
int bytes = read(fd, buffer, BUFFER_SIZE);
if (bytes == -1) {
perror("Read file");
exit(3);
}
else if (bytes == 0) {
break;
}
// 写到标准输出
// 文件描述符0代表标准输出
if (write(0, buffer, bytes) == -1) {
perror("Write stdout");
exit(4);
}
}
close(fd);
return 0;
}
|
这是一个非常简短的程序，代码逻辑都在 main 函数里。
第 10-14 行处，先检查命令行参数。如果参数个数不符合预期，输出错误并退出。
第 17-21 行处，调用 open 系统调用打开文件。 open 系统调用返回一个 文件描述符 ，后续可以通过该描述符操作文件。
如果文件打开失败， open 将返回 -1 ，程序需要对异常情况进行处理。 导致打开文件的原因又很多，例如：文件不存在；抑或权限不足等等。
注意到，我们以只读模式打开文件—— flags 参数为 O_RDONLY 。 flags 参数用于指定不同的访问模式，可以是以下三者之一：
- O_RDONLY ，只读模式
- O_WRONLY ，只写模式
- O_RDWR ，读写模式
更多关于 open 系统调用使用方法，请参考 open(2) - Linux manual page 。 这是一份唾手可得的编程文档：
$ man 2 open
第 24-44 行，在一个循环内不停读取文件并写到标准输出，直到文件读完。
在调用 read 系统调用前，需要准备一个 缓冲区 ，用于存储文件内容。 read 负责将文件内容从磁盘读取到缓冲区中，并返回成功读取字节数。
read 需要传入 3 个参数： 文件描述符 、 缓冲区地址 以及 读取字节数 (受缓冲区限制)。 read 返回值为零，意味着文件读取完毕，可以退出循环。
同样，更多关于 read 系统调用使用方法，请参考 read(2) - Linux manual page 。
第 46 行，在程序退出前，关闭文件描述符。 其实，这个步骤可以省略，因为程序退出时，内核会关闭其所有文件描述符。
