Ядро Linux предоставляет собственные операции ввода-вывода, работающие на более низком уровне. В основном они имеют вид системных вызовов и обеспечивают самый непосредственный доступ к файловой системе. По сути, стандартные библиотечные функции реализованы на их основе. Низкоуровневые вызовы обеспечивают наибольшую эффективность операций ввода-вывода.
Б.1. Чтение и запись данных
Первая функция ввода-вывода, с которой сталкиваются те, кто начинают изучать язык С, называется printf(). Она форматирует текстовую строку и записывает ее в стандартный выходной поток. Обобщенная ее версия fprintf() записывает текст в заданный поток. Поток данных представляется в программе указателем типа FILE*. Чтобы получить этот указатель, необходимо открыть файл с помощью функции fopen(). По завершении работы с файлом его необходимо закрыть с помощью функции fclose(). Помимо функции fprintf() существуют также функции fputc(), fputs() и fwrite(), записывающие данные в поток. Функции fscanf(), fgetc(), fgets() и fread() читают данные из потока.
В низкоуровневых операциях ввода-вывода участвуют не файловые указатели, а дескрипторы. Дескриптор представляет собой целое число, обозначающее конкретный экземпляр файла, открытого в одном процессе. Файл можно открыть для чтения, записи, а также одновременно для чтения и записи. Файловому дескриптору не обязательно соответствует файл: это может быть другой системный компонент, способный передавать или принимать данные (аппаратное устройство, сокет, противоположный конец канала).
Для работы с описанными ниже низкоуровневыми функциями необходимо включить в программу файлы <fcntl.h>, <sys/types.h>, <sys/stat.h> и <unistd.h>.
Б.1.1. Открытие файла
Чтобы открыть файл и получить дескриптор для работы с ним, необходимо вызвать функцию open(). В качестве аргументов она принимает строку с путевым именем файла и флаги, определяющие способ открытия. С помощью функции open() можно также создать новый файл. Для этого ей нужно передать третий аргумент, определяющий права доступа к файлу.
Если второй аргумент равен O_RDONLY, файл открывается только для чтения. При попытке записи в такой файл будет выдана ошибка. Точно так же флаг O_WRONLY объявляет файл доступным только для записи. В случае флага O_RDWR файл открывается и для чтения. и для записи. Не всякий файл можно открыть в любом из трех режимов. Например, существующие права доступа к файлу могут не позволить конкретному процессу открывать файл для чтения или записи. Файл, находящийся в устройстве, запись в которое невозможна (скажем, компакт-диск), тем более нельзя открыть для записи.
Существуют и другие флаги, определяющие режим открытия файла. Все они могут объединяться с помощью операции побитового ИЛИ. Перечислим наиболее распространенные флаги.
■ O_TRUNC — приводит к очистке существующего файла. Данные, записываемые в файл, замещают предыдущее содержимое файла.
■ O_APPEND — приводит к открытию файла в режиме добавления. Данные, записываемые в файл, добавляются в его конец.
■ O_CREAT — означает создание нового файла. Если указанное имя соответствует несуществующему файлу, он будет создан при условии, что заданный каталог существует и процесс имеет разрешение создавать в нем файлы. Если файл уже существует, он будет открыт. При наличии дополнительного флага O_EXCL функция open() откажется открывать существующий файл.
Когда в функции open() задан флаг O_CREAT, должен присутствовать третий аргумент, определяющий права доступа к создаваемому файлу. О режиме доступа к файлу и битах режима рассказывалось в разделе 10.3, "Права доступа к файлам".
Программа, представленная в листинге Б.1, создает файл, имя которого задано в командной строке. Функции open() передается флаг O_EXCL, поэтому в случае указания существующего файла возникнет ошибка. Владельцу и группе нового файла предоставляются права чтения и записи, остальным пользователям — только право чтения (если для пользователя, которому принадлежит программа, установлено значение umask, права доступа к файлу могут оказаться более жесткими).