一、文件数据输出/输入。 1、如何读取文件的数据？ -> read() -> man 2 read 函数功能：read from a file descriptor //读取一个文件描述符的数据 头文件： #include <unistd.h>
原型： ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
参数： fd：文件描述符 buf：数据缓冲区 count：尝试读取的字节数（愿望值）
返回值： 成功：已经成功读取到的字节数 失败：-1
例子1： 尝试从文本中读取一些数据出来。
注意：从文本文档中读取出来的数据，都是字符串。
int main(int argc,char *argv[]) { //1. 打开目标文件 int fd; fd = open("./test.txt",O_RDONLY); if(fd < 0) { printf("open file error!\n"); } //2. 读取数据 char buf[100] = {0}; int n; n = read(fd,buf,5); printf("n = %d\n",n); printf("from file:%s\n",buf); //3. 关闭文件 close(fd); return 0; } 结果： n = 10 from file:helloworld
练习1： 重复读取一个文件，那么第二次读取的时候是在第一次基础上继续读，还是重新读？ -> 继续读
int main(int argc,char *argv[]) { //1. 打开目标文件 int fd; fd = open("./test.txt",O_RDONLY); if(fd < 0) { printf("open file error!\n"); } //2. 读取数据 char buf[100] = {0}; int n; n = read(fd,buf,5); printf("n = %d\n",n); printf("from file:%s\n",buf); //hello n = read(fd,buf,5); printf("n = %d\n",n); printf("from file:%s\n",buf); //world //3. 关闭文件 close(fd); return 0; }
2、写入数据到文件中。 -> write() -> man 2 write 函数功能： write to a file descriptor //写入数据到文件描述符中 头文件： #include <unistd.h>
原型： ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count); 参数： fd：文件描述符 buf：需要写入到文件中的内容 count：写入的字节数
返回值： 成功：真正写入字节数 失败：-1
例子2：尝试写一些数据到空白的文件中。
#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <string.h>
int main(int argc,char *argv[]) { int fd; fd = open("./test2.txt",O_WRONLY|O_TRUNC); if(fd < 0) { printf("open file error!\n"); } char buf[20] = "helloworld"; int n; //n = write(fd,buf,strlen(buf)); //内容是:helloworld //printf("n = %d\n",n); //10 //n = write(fd,buf,5); //内容是:hello //printf("n = %d\n",n); //5 //n = write(fd,buf,20); //内容是:helloworld + 10个空格 //printf("n = %d\n",n); //20 n = write(fd,buf,100); //内容是:helloworld + 10个空格 + 乱码 printf("n = %d\n",n); //n=100 close(fd); return 0; } 练习2： 重复写入一个文件，那么第二次写入的时候是在第一次基础上继续写，还是重新写？ -> 继续写
n = write(fd,buf,5); //内容是:hello printf("n = %d\n",n); //5 n = write(fd,buf,5); //内容是:hello printf("n = %d\n",n); //5
文件内容：hellohello
练习3： 先读取一些数据，然后再写，那么写的时候是重新写，还是读取完的那个位置继续写？ -> 继续写
//文本内容：yueqianhelloworld
read(fd,buf,5); //yueqi printf("buf = %s\n",buf); //yueqi char *p = "apple"; write(fd,p,strlen(p)); //内容：yueqiappleloworld
练习4： 验证O_APPEND在写操作时，会追加？ -> 会追加。
打开一个文件，写入数据 -> 从头开始写的。 打开一个文件|O_APPEND,写入数据 -> 从文件末尾开始写。
fd = open("./test2.txt",O_RDWR|O_APPEND); // yueqiappleloworld char *p = "kkk"; write(fd,p,strlen(p));
文本内容：yueqiappleloworldkkk
O_APPEND会影响读操作吗？ -> 不会
打开一个文件，读取数据 -> 从头开始读 打开一个文件|O_APPEND，读取数据 -> 从头开始读 二、文件偏移量。 1、什么是文件偏移量？ 文件偏移量就是文件当前的定位，默认打开一个文件时，文件的定位都是在最开头。
2、怎么样才能使得文件偏移量发生偏移？ 1）使用读写操作的函数可以使得文件偏移量发生偏移。 fd=open("test.txt"); //偏移量：0 write(fd,"hello",5); //偏移量：5
2）如何使得不调用读写函数前提下发生偏移？ -> lseek() -> man 2 lseek 函数功能：reposition read/write file offset //重新定位读写的偏移量
头文件： #include <sys/types.h> #include <unistd.h>
原型： off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
参数： fd：需要发生偏移的文件的文件描述符 offset：需要偏移的字节数 [+] (往后偏移) [-] (往前偏移) whence： SEEK_SET： 相对于文件的开头。 SEEK_CUR： 相对于当前的位置进行偏移。 SEEK_END： 相对于文件的末尾发生偏移。
返回值： 成功：距离文件开头字节数。 失败：-1
例子：验证lseek的参数。
int main(int argc,char *argv[]) { int fd; fd = open("./test.txt",O_RDWR); //偏移量:0 helloworld int ret; ret = lseek(fd,3,SEEK_SET); //偏移量:3 printf("ret = %d\n",ret);//3 char buf[10] = {0}; read(fd,buf,5); printf("from file:%s\n",buf);//lowor ret = lseek(fd,-3,SEEK_CUR); printf("ret = %d\n",ret);//5 read(fd,buf,5); printf("from file:%s\n",buf);//world close(fd); return 0; } 如果当前偏移量已经在开头，还往前偏移会怎么样？ lseek()函数就会返回失败，返回-1，当前的文件定位还在0。
如果当前偏移量已经在文件的末尾，还往后偏移会怎么样? 会发生偏移，但是如果偏移完之后没有写入东西，那么在windows中看到还是在文件末尾。 如果发生偏移之后，写入东西了，那么就会在windows中看到空格。
三、linux系统IO应用实例。 -> LCD液晶屏幕。 1、在linux下，一切都是文件。 连lcd液晶屏幕也是一个文件，既然是一个文件，那么lcd液晶对应的文件名是什么？ lcd液晶 -> 硬件设备 -> 去开发板下"/dev"目录下寻找。
/dev/fb0 -> lcd液晶设备 /dev/input/event0 -> 触摸屏设备 /dev/ttySAC0 -> 拓展串口1 /dev/ttySAC1 -> 拓展串口2 /dev/ttySAC2 -> 拓展串口3 /dev/ttySAC3 -> 拓展串口4
2、已知lcd液晶设备名字，就可以使用open函数去访问设备，如果我们要写一些数据(颜色)进去，那么首先必须要了解lcd液晶参数。 1）屏幕尺寸：7寸 2）分辨率：800*480 -> 像素点总数 3）每一个像素点都是由三原色组成的，所以像素点可以显示任何一种颜色。 三原色：红绿蓝。 那么每一个像素点占用多少个字节？
[root@GEC6818 /]#cat /sys/class/graphics/fb0/bits_per_pixel 32 -> 每一个像素点 = 32位 -> 每一个像素点 = 4个字节，分别是ARGB
例子： 尝试写颜色到lcd屏幕上，看看有没有效果？
#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h>
int main(int argc,char *argv[]) { /* 1. 访问lcd液晶屏幕 */ int lcd; lcd = open("/dev/fb0",O_WRONLY); if(lcd < 0) { printf("open lcd error!\n"); } /* 2. 准备颜色，然后写入到lcd设备上 */ int color = 0x00FF0000; //红色 write(lcd,&color,4); /* 3. 关闭文件 */ close(lcd); return 0; }
结果： 整个屏幕的第一个像素点显示为红色。
练习1： 显示满屏的紫色。
#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h>
int main(int argc,char *argv[]) { /* 1. 访问lcd液晶屏幕 */ int lcd; lcd = open("/dev/fb0",O_WRONLY); if(lcd < 0) { printf("open lcd error!\n"); } /* 2. 准备颜色，然后写入到lcd设备上 */ int color = 0x00FF00FF; //紫色 int i; for(i=0;i<800*480;i++) { write(lcd,&color,4); } /* 3. 关闭文件 */ close(lcd); return 0; }
练习2： 验证0x00FFFF00是黄色。 -> 是的 练习3： 黑色和白色是多少？ 黑色：0x00000000 白色：0x00FFFFFF
四、内存映射。 1、内存映射方式与普通文件IO方式有什么区别？ 例如：想把一些数据写入到文件中。 普通文件IO： open()访问文件 -> 得到一个文件描述符fd -> 直接往文件描述符fd写入数据就可以了 -> 关闭文件描述符fd。
内存映射： open()访问文件 -> 得到一个文件描述符fd -> 根据文件描述符fd去内存空间上映射一块空间，得到一个地址p -> 用户只需要将数据拷贝到内存空间上就可以了 -> 对应的文件就会有相应的变化 -> 撤销映射 -> 关闭文件描述符fd。
2、内存映射主要作用对象：lcd设备。 详细步骤： 1）通过访问文件的方式，得到文件描述符。 int lcd = open("/dev/fb0",O_RDWR);
2）根据文件描述符lcd去内存空间上映射一块空间。 -> mmap() -> man 2 mmap 函数功能：map files or devices into memory //将文件/设备映射到内存空间上
头文件：#include <sys/mman.h> 原型： void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
参数： addr：不为NULL -> 用户选择内存空间上的地址。 0.0000001% NULL -> 系统为用户选择空间。 99.99999% length：映射的内存长度 例如：lcd液晶 800*480*4 prot： PROT_EXEC Pages may be executed. PROT_READ Pages may be read. PROT_WRITE Pages may be written. PROT_NONE Pages may not be accessed. 如果需要使用多个权限，则使用"|"连接在一起，例如： PROT_READ|PROT_WRITE flags： MAP_SHARED -> 共享的 MAP_PRIVATE -> 私有的 fd：文件描述符 offset：文件偏移量，(从文件的那个字节开始偏移)
返回值： 成功：指向那片内存空间的区域的地址 失败：-1
3）拷贝数据到空间上。 -> memcpy() -> man 3 memcpy 函数的功能： copy memory area //拷贝数据到内存空间上
头文件： #include <string.h>
原型： void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n);
参数： dest：目标内存空间的地址。 src：需要拷贝的数据(颜色) n：需要拷贝的总字节数。
返回值： 成功：指向dest这个区域的地址 失败：NULL
4）那么对应的文件就会有对应的效果。 5）撤销映射。 -> munmap() -> man 2 munmap 功能： unmap files or devices into memory //撤销映射
头文件： #include <sys/mman.h>
原型： int munmap(void *addr, size_t length);
参数： addr：需要撤销内存空间的地址。 length：需要撤销的长度。
返回值： 成功：0 失败：-1
6）关闭文件。 close(lcd);
例题2：使用内存映射的方式来显示全屏紫色。 #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <sys/mman.h> #include <string.h>
int main(int argc,char *argv[]) { int lcd,i; int *p = NULL; /* 1. 访问lcd液晶设备 */ lcd = open("/dev/fb0",O_RDWR); if(lcd < 0) printf("open lcd error!\n"); /* 2. 根据文件描述符fd去内存上映射一块区域 */ p = (int*)mmap(NULL,800*480*4,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,lcd,0); if(p == (void *)-1) printf("mmap error!\n"); /* 3. 准备颜色 */ int red_color = 0x00FF00FF; /* 4. 将颜色数据拷贝到映射的空间上 */ for(i=0;i<800*480;i++) { memcpy(p+i,&red_color,4); } /* 5. 撤销映射 */ munmap(p,800*480*4); /* 6. 关闭文件 */ close(lcd); return 0; }
练习4： 将int*，修改为char*,程序应该怎么改？
for(i=0;i<800*480;i++) { memcpy(p+i,&red_color,4); } 修改成： for(i=0;i<800*480*4;i+=4) { memcpy(p+i,&red_color,4); }
练习5： 使用内存映射完成以下的效果。
