Linux | 系統調用

前言：在Linux系統中，系統調用是用戶空間程序與內核進行交互的橋梁，用戶程序通過系統調用請求內核提供的服務。下面將詳細介紹open系統調用以及其他常用的系統調用。

以下是 Linux 中幾類核心系統調用：

類別	系統調用示例	功能描述
文件操作	open, read, write, close	打開/讀/寫/關閉文件
進程控制	fork, execve, waitpid, exit	創建進程、加載程序、等待子進程退出
內存管理	brk, mmap, munmap	調整堆內存、內存映射
網絡通信	socket, bind, connect, send	創建套接字、綁定端口、連接遠程主機、發送數據
設備控制	ioctl	控制硬件設備（如調整終端參數）
權限管理	chmod, setuid	修改文件權限、切換用戶身份

下面主要講解open系統調用和一些常用的系統調用

open 系統調用

功能

open 系統調用用于打開或創建一個文件、設備等，返回一個文件描述符（非負整數），后續對該文件的操作都可以通過這個文件描述符來進行。

頭文件和函數原型

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

參數解釋

• pathname：要打開或創建的文件的路徑名，可以是絕對路徑或相對路徑。
• flags：用于指定文件的打開方式和行為，常用的標志有：
  • O_RDONLY：以只讀方式打開文件。
  • O_WRONLY：以只寫方式打開文件。
  • O_RDWR：以讀寫方式打開文件。
  • O_CREAT：如果文件不存在，則創建該文件。使用此標志時，需要第三個參數 mode 來指定新文件的權限。
  • O_TRUNC：如果文件已經存在且以寫方式打開，則將文件長度截斷為0。
  • O_APPEND：以追加方式打開文件，每次寫操作都將數據追加到文件末尾。
• mode：當使用 O_CREAT 標志創建新文件時，mode 參數指定新文件的權限。權限值通常使用八進制表示，例如 0644 表示文件所有者有讀寫權限，其他用戶有讀權限。

返回值

• 成功時返回一個新的文件描述符（通常是當前可用的最小非負整數）。
• 失敗時返回 -1，并設置 errno 變量來指示具體的錯誤原因。

示例代碼

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>int main() {int fd = open("test.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);if (fd == -1) {perror("open");return 1;}printf("File opened successfully. File descriptor: %d\n", fd);close(fd);return 0;
}

其他常用系統調用

read 系統調用

• 功能：從文件描述符指定的文件中讀取數據到緩沖區。
• 頭文件和函數原型：

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

• 參數解釋：
  • fd：要讀取數據的文件描述符。
  • buf：用于存儲讀取數據的緩沖區。
  • count：要讀取的最大字節數。
• 返回值：
  • 成功時返回實際讀取的字節數，可能小于 count。
  • 到達文件末尾時返回 0。
  • 失敗時返回 -1，并設置 errno。

write 系統調用

• 功能：將緩沖區中的數據寫入到文件描述符指定的文件中。
• 頭文件和函數原型：

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

• 參數解釋：
  • fd：要寫入數據的文件描述符。
  • buf：包含要寫入數據的緩沖區。
  • count：要寫入的字節數。
• 返回值：
  • 成功時返回實際寫入的字節數，可能小于 count。
  • 失敗時返回 -1，并設置 errno。

close 系統調用

• 功能：關閉指定的文件描述符，釋放相關資源。
• 頭文件和函數原型：

#include <unistd.h>int close(int fd);

• 參數解釋：
  • fd：要關閉的文件描述符。
• 返回值：
  • 成功時返回 0。
  • 失敗時返回 -1，并設置 errno。

lseek 系統調用

• 功能：用于改變文件的當前讀寫位置。
• 頭文件和函數原型：

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

• 參數解釋：
  • fd：要操作的文件描述符。
  • offset：偏移量，可正可負。
  • whence：指定偏移量的起始位置，常用的值有：
    • SEEK_SET：從文件開頭開始計算偏移量。
    • SEEK_CUR：從文件當前位置開始計算偏移量。
    • SEEK_END：從文件末尾開始計算偏移量。
• 返回值：
  • 成功時返回新的文件偏移量。
  • 失敗時返回 -1，并設置 errno。

stat 系統調用

• 功能：獲取文件的狀態信息，如文件大小、權限、創建時間等。
• 頭文件和函數原型：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>int stat(const char *pathname, struct stat *statbuf);

• 參數解釋：

  • pathname：要獲取狀態信息的文件路徑名。
  • statbuf：指向 struct stat 結構體的指針，用于存儲文件的狀態信息。

• 返回值：

  • 成功時返回 0。
  • 失敗時返回 -1，并設置 errno。