Linux 软件编程：文件IO、目录IO、时间函数
一、文件 IO
（一）基本概念
- 核心特性：文件 IO 是无缓存的 IO 操作，属于系统调用，直接与内核交互，适合通信、硬件设备操作等场景
- 与标准 IO 的区别：
- 标准 IO 是库函数（对系统调用的封装，可跨平台），文件 IO 是内核中的系统调用（仅能在 Linux 系统中使用）
- 标准 IO 有缓存（效率高、实时性差），文件 IO 无缓存（实时性强）
（二）核心函数接口
1. 文件打开：open
- 原型：
int open(const char *pathname, int flags); int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode); - 功能：打开文件并获得操作文件的文件描述符
- 参数：
pathname：要打开的文件路径flags：打开标志（必须包含O_RDONLY（只读）、O_WRONLY（只写）、O_RDWR（读写）三者之一）；可选标志包括O_CREAT（文件不存在则创建）、O_TRUNC（文件存在则清 0）、O_APPEND（追加模式）、O_EXCL（文件存在则报错）mode：创建文件时的权限（如0664），仅flags含O_CREAT时有效
- 返回值：成功返回新文件描述符（非负整数），失败返回 - 1
- 特殊文件描述符：标准输入（0）、标准输出（1）、标准错误（2）
- 文件描述符特点：非负整数，取尚未被占用的最小非负整数，存在上限（达上限后打开文件会报错）
2. 文件关闭：close
- 原型：
int close(int fd); - 功能：关闭文件描述符
- 参数：
fd为要关闭的文件描述符 - 返回值：成功返回 0，失败返回 - 1
3. 文件读写
write（写入）：- 原型：
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count); - 功能：向文件描述符
fd写入buf指向的count个字节数据 - 返回值：成功返回实际写入的字节数，失败返回 - 1
- 原型：
read（读取）：- 原型：
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count); - 功能：从文件描述符
fd读取count个字节到buf指向的空间 - 返回值：成功返回实际读到的字节数，读到文件末尾返回 0，失败返回 - 1
- 原型：
4. 偏移量定位：lseek
- 原型：
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence); - 功能：重新定位文件描述符的偏移量
- 参数：
offset：偏移量（正数向后偏移，负数向前偏移）whence：基准位置（SEEK_SET（文件开头）、SEEK_CUR（当前位置）、SEEK_END（文件末尾））
- 返回值：成功返回新偏移量，失败返回 - 1
5. 标准 IO 与文件 IO 转换
fileno：根据文件流指针获得对应文件描述符fdopen：根据已打开的文件描述符获得对应文件流指针
6. 打开方式对应表
| 标准 IO | 文件 IO |
|---|---|
| r | O_RDONLY |
| r+ | O_RDWR |
| w | O_WRONLY、O_CREAT、O_TRUNC, 0664 |
| w+ | O_RDWR、O_CREAT、O_TRUNC, 0664 |
| a | O_WRONLY、O_APPEND、O_CREAT, 0664 |
| a+ | O_RDWR、O_APPEND、O_CREAT, 0664 |
二、目录 IO
（一）操作流程
打开目录文件 → 读取目录项 → 关闭目录文件
（二）核心函数接口
1. 打开目录：opendir
- 原型：
DIR *opendir(const char *name); - 功能：打开目录流并返回目录流指针
- 参数：
name为目录文件的路径 - 返回值：成功返回目录流指针，失败返回 NULL
2. 关闭目录：closedir
- 原型：
int closedir(DIR *dirp); - 功能：关闭目录流指针
- 参数：
dirp为要关闭的目录流指针 - 返回值：成功返回 0，失败返回 - 1
3. 读取目录项：readdir
- 原型：
struct dirent *readdir(DIR *dirp); - 功能：读取并返回下一个目录项的信息
- 参数：
dirp为目录流指针 - 返回值：成功返回包含目录项信息的结构体指针，失败或读到末尾返回 NULL
- 结构体
struct dirent
关键成员：
d_ino：inode 编号（通过 inode 定位文件磁盘位置）。d_type：文件类型。d_name：文件名（字符串）。
4. 获取当前工作目录：getcwd
- 原型：
char *getcwd(char *buf, size_t size); - 功能：获得当前工作目录的绝对路径
- 参数：
buf为存放路径的空间首地址，size为空间最大容量 - 返回值：成功返回路径空间首地址，失败返回 NULL
5. 切换工作目录：chdir
- 原型：
int chdir(const char *path); - 功能：切换当前工作路径
- 参数：
path为目标路径 - 返回值：成功返回 0，失败返回 - 1
6. 创建目录：mkdir
- 原型：
int mkdir(const char *pathname, mode_t mode); - 功能：创建目录文件
- 目录权限说明：
r：允许查看目录下文件名w：允许在目录下新建文件x：允许进入目录
7. 删除目录：rmdir
- 原型：
int rmdir(const char *pathname); - 功能：删除目录文件（需确保目录为空）
三、时间函数
（一）时间类型
time_t类型：表示从 1970-1-1 00:00:00 到当前的秒数，适用于时间计算逻辑struct tm类型：包含具体年月日时分秒等信息，用于时间细节处理- 字符串类型（
char *）：由时间信息拼接的可读性字符串
（二）核心函数接口
1. 获取time_t时间：time
- 原型：
time_t time(time_t *tloc); - 功能：返回 1970-1-1 到当前的秒数
- 参数：
tloc为存放秒数的空间首地址（可传 NULL，直接通过返回值获取） - 返回值：成功返回秒数，失败返回 - 1
2. time_t 转struct tm：localtime
- 原型：
struct tm *localtime(const time_t *timep); - 功能：将
time_t类型秒数转换为struct tm结构体时间（本地时间） struct tm成员：tm_sec：秒（0-60）tm_min：分（0-59）tm_hour：时（0-23）tm_mday：日（1-31）tm_mon：月（0-11，0 代表 1 月）tm_year：年（需加 1900 得到实际年份）tm_wday：星期（0-6，0 代表周日tm_yday：年内天数（0-365，1 月 1 日为 0）tm_isdst：夏令时标志
- 返回值：成功返回
struct tm指针，失败返回 NULL
3. struct tm 转 time_t：mktime
- 原型：
time_t mktime(struct tm *tm); - 功能：将
struct tm结构体时间转换为time_t类型秒数 - 返回值：成功返回
time_t时间，失败返回 - 1 - 原型：
char *ctime(const time_t *timep); - 功能：将
time_t类型时间转换为可读性字符串（如"Wed Jun 30 21:49:08 1993"） - 返回值：成功返回字符串指针，失败返回 NULL
（三）时间转换关系
time_t ←（mktime）→ struct tm ←（localtime）→ time_t；time_t →（ctime）→ 字符串时间
