C中檔案I/O操作和系統檔案I/O的關系？
在C/C++中我們也學過關于檔案的操作函數，例如：fopen（），fclose（）等。其實Linux中的檔案I/O和這些也差不多，那為什麼還要學習Linux的檔案I/O？那這兩者有什麼聯系和關系那?為什麼我們使用printf（）函數就可以将一句話列印在顯示器上？
當我們使用printf（）函數時，實際調用的是作業系統的printf（）函數（應用層，這實際就是我們要學習的檔案I/O）。然後由作業系統的printf（）函數取調用作業系統的sys_printf()（核心層）(假如叫這個名字，這裡隻講述原理，不過于深究)。然後核心的函數負責取調用驅動裝置，由驅動裝置負責将函數的内容列印到顯示器上。是以，我們在無形中已經使用過了系統的檔案I/O。
我們知道受用c或者c++編寫的程式，假如你是在windows系統下生成的exe檔案，那麼這個exe檔案直接拿到Linux系統是不能運作的，我們需要将源代碼在linux系統下重新編譯連結再一次生成可執行檔案才可以。這就是因為上面的說的，C中的函數并不是去直接操作作業系統的底部，而隻是去調用應用層的函數，而兩個系統下的函數又設計的不相同，是以就不能直接使用。
那既然c提供的函數擁有這些功能（雖然跨平台需要重新編譯，但編譯也不是很麻煩）那為什麼還要學習Liunx系統的檔案I/O？這是因為系統提供的檔案I/O遠比c語言提供的函數功能更強大。舉一個列子：
我們知道是使用c語言提供的函數操作檔案，比如将一段檔案寫入檔案中，它并不會直接将檔案的内容寫入磁盤，而是将内容寫入檔案緩沖區中（每個檔案指針都有一個檔案緩沖區，大小為8192B，這樣做的主要目的是為了減少檔案在磁盤上的操作次數，進而提高速度。）等到重新整理檔案緩沖區的時候再将檔案寫入磁盤中。也就是如果使用c标準函數将檔案寫入磁盤中，如果緩沖區沒有重新整理，那我們是無法讀到檔案的内容的，雖然你寫了，這時你唯一的方法就是等待系統重新整理檔案緩沖區（也可以手動的重新整理）。但是如果使用的系統的函數，就不會出現這樣的問題。如果使用系統的AP将檔案存入磁盤中，系統的API會去排程核心的層API，将檔案内容寫在核心的緩沖（守護程序控制）中，雖然也是寫在緩沖中，但檔案讀取是同樣也是調用核心的API，就會直接在核心的緩沖中找到檔案内容。
剛才提到檔案緩沖區的重新整理，那麼檔案重新整理都有什麼方法那？
（1）緩沖區滿。
（2）在内容中遇到了"\n"，即換行。作用是将光标移動到輸出裝置中下一行開頭處，并且清空緩沖區。
（3）使用flush手動重新整理。将内容輸出到裝置。
（4）關閉檔案。
PCB（Process Control Block）程序控制塊
一段代碼沒有運作之前被成為程式，一旦運作它就是程序（一個程式可以有多個程序）。而PCB是程序存在的唯一标志，系統利用PCB來描述程序的基本情況和活動情況，進而控制和管理程序。一般一個程序（程序實體，程序映像）由三部分組分程式段、資料、PCB。建立程序就是建立了一個PCB，撤銷程序也是撤銷了一個程序的PCB。對于程序的定義有很多，我們選取了一種比較典型的：
（1）程序是程式的一次執行。
（2）程序是一個程式以及資料在處理機上順序執行時所發生的活動。
（3）程序是具有獨立功能的程式在一個資料集合上運作的過程，它是系統進行資源配置設定和排程的一個獨立機關。
程序具有：動态性、并發行、獨立性、異步性。
為什麼要在這裡談一下程序那？
因為在系統的檔案I/O中會使用到程序。一個程式系統會給它配置設定4G的空間，用來存儲資訊。在這4G的存儲空間中。其中0-3G是程式單獨使用，會不幹擾的，而3-4G是核心擁有的，是共享的。系統會在這裡為每個程序建立PCB，PCB中儲存這這個程式的檔案資訊。我們都知道在使用檔案操作打開一個檔案時，打開成功時，就是傳回一個檔案描述符（關閉時也傳回檔案描述符，隻有打開錯誤時傳回-1），我們可以通過這個檔案描述符對檔案程序操作。那這個檔案描述符是如何找到對應的檔案的？就是使用函數傳回的檔案描述符和PCB中存儲的檔案資訊的檔案描述符做比較。其實PCB的檔案資訊儲存在一個名為file struct的結構體中，那時如何存儲的那，其實就是一個整形數組（相當于指針的作用，索引）。一個程式在運作時會預設打開三個檔案（無論你是否進行檔案操作）他們分别是：标準輸入、标準輸出、标準出錯，分别對應的整形數組的0，1，2号位置。如果我們需要打開檔案，那該檔案的索引就會被存儲在3号的位置（配置設定原則為沒有使用的最小的号碼。）
打開、關閉檔案
在Linux系統中的打開檔案的函數為open（）函數。
open(const char* filename,int flags);
open(const char* filename,int flags,mode_t mode);
可以看到open函數有倆中重載形式。
參數說明：
必選項：必須選擇且隻能選擇一個。
（1）O_RDONLY:隻讀打開
（2）O_WRONLY：隻寫打開
（3）O_RDWR：可讀可寫打開
附加選項（可以選擇0個或者多個，需要和必選項按位或）：
（1）O_APPEND:追加
（2）O_CREAT：如果檔案不存在則建立它，使用時需要提供mode（第三個參數）來表示檔案的通路權限。
（3）O_EXCL：如果同時提供了O_CREAT，并且檔案存在，則出錯傳回。
（4）O_TRUNC：如果檔案存在，并且以隻寫或可讀可寫的方式打開，則将其檔案長度截斷為0，即重新寫的意思。
（5）O_NONBLOCK：對于裝置檔案，以本方式打開可以作為非阻塞I/O。
read(int fd,void* buf,size_t size);
//成功傳回讀取到的位元組數，讀到檔案末尾傳回0，出錯傳回-1.
write(int fd,coid* buf,size_t size);
//成傳回寫入的位元組數，出錯傳回-1并設定errno
建立一個不存在的檔案并向其中寫入“白日依山盡”。
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int fileDes;
//建立一個使用權限為774的名為test1的檔案。
fileDes=open("test1",O_WRONLY|O_CREAT,0774);
char buf[]="白日依山盡\n";
write(fileDes,buf,sizeof(buf)/sizeof(buf[0]));
close(fileDes);
return 0;
}
編寫程式在剛才的test1檔案内加入“黃河入海流”，追加在“白日依山盡”之後。
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int fileDes;
fileDes=open("test1",O_WRONLY|O_APPEND);
char buf[]="黃河入海流\n";
write(fileDes,buf,sizeof(buf)/sizeof(buf[0]));
close(fileDes);
return 0;
}
建立一個名為test1的檔案并且使用O_EXCL參數。
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
int fileDes;
fileDes=open("test1",O_WRONLY|O_CREAT|O_EXCL,0777);
//沒打開就輸出
if(fileDes==-1)
{
printf("對應檔案以存在\n");
}
//打開就寫入
else
{
char buf[]="欲窮千裡目\n";
write(fileDes,buf,sizeof(buf)/sizeof(buf[0]));
close(fileDes);
}
return 0;
}
使用O_TRUNC将“更上一層樓”寫入檔案中（加入這個參數，會将原來的檔案内容全部删除，然後重新開始寫）。
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int fileDes;
fileDes=open("test1",O_WRONLY|O_TRUNC);
char buf[]="更上一層樓\n";
write(fileDes,buf,sizeof(buf)/sizeof(buf[0]));
close(fileDes);
return 0;
}
如果不加O_TRUNC會如何那，我們直接在test1檔案中寫入“孟浩然”。
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int fileDes;
fileDes=open("test1",O_WRONLY);
char buf[]="孟浩然";
write(fileDes,buf,sizeof(buf)/sizeof(buf[0]));
close(fileDes);
return 0;
}
我們可以到如果不加O_TRUNC,會從檔案開頭開始寫，覆寫之前的内容。如果新寫入的内容的位元組數大于原檔案，那不會産生什麼影響，一旦新輸入的内容的位元組數小于原檔案就會出現下面的情況。
亂碼的原因：我們知道一個漢字占兩個字元，而字元串會在末尾自動加上'\0'，會占用一個位元組，這樣就會把“一”字的一半覆寫，那一半就會顯示亂碼。
使用系統API簡單實作cp指令功能。
我們知道cp指令的作用為複制檔案或目錄。這裡我們隻實作複制檔案。
include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main(int args,char* argv[])
{
//說明缺少參數
if(args<3)
{
printf("請檢查檔案名個數\n");
exit(1);
}
//要求已經存在
int sourceFile;
//要求不能存在
int targetFile;
sourceFile=open(argv[1],O_RDONLY);
if(sourceFile==-1)
{
printf("源檔案不存在。\n");
exit(1);
}
targetFile=open(argv[2],O_WRONLY|O_CREAT|O_EXCL,0644);
if(targetFile==-1)
{
printf("目标檔案以存在。\n");
exit(1);
}
//将緩沖區大小定為101個位元組
char buf[100];
//記錄讀到檔案的真實大小
int len;
while(len=(read(sourceFile,buf,100)))
{
write(targetFile,buf,len);
}
close(sourceFile);
close(targetFile);
printf("檔案以拷貝完成，程式退出。\n");
return 0;
}
打開檔案一定要記得關閉，雖然在一般在程式結束時作業系統會自動關閉，但這是一個非常不好的習慣。
這裡需要強調一點一個程式預設最大打開1024個檔案（可以修改）。我們通過ulimit -a指令可以檢視。
可以通過ulimit -n來修改。
但是這個也是有上限的。可以通過cat /proc/sys/fs/file-max可以檢視（和記憶體大小有關）。