Linux 文件操作详解：open/read/write/lseek 系统调用

一、系统调用 vs 标准库函数

Linux 下操作文件有两种方式：

类型	函数	头文件	返回值
标准库函数	fopen / fclose / fread / fwrite	<stdio.h>	FILE* 文件指针
系统调用	open / close / read / write	<fcntl.h> <unistd.h>	int 文件描述符

区别：

• 标准库函数是 C 标准库提供的，带缓冲区，跨平台

• 系统调用是操作系统提供的接口，无缓冲区，直接操作内核

二、文件描述符

文件描述符是 open 函数打开文件后返回的整数，用来标识一个打开的文件。

文件描述符	对应流	说明
0	stdin	标准输入（键盘）
1	stdout	标准输出（屏幕）
2	stderr	标准错误输出（屏幕）

• 新打开的文件从 3 开始递增

• 上限受系统文件表限制

三、open() - 打开/创建文件

#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int open(const char* pathname, int flags);
int open(const char* pathname, int flags, mode_t mode);

参数详解

参数	含义	常见取值
pathname	文件路径	"test.txt", "/home/user/file"
flags	打开方式	见下表
mode	权限（仅创建时有效）	0644, 0666

flags 取值

必选其一：

宏	含义
O_RDONLY	只读
O_WRONLY	只写
O_RDWR	读写

可选组合：

宏	含义
O_CREAT	文件不存在则创建
O_APPEND	追加到末尾
O_TRUNC	清空文件

mode 权限

0644  // rw-r--r--  所有者可读写，其他人只读
0666  // rw-rw-rw-  所有人可读写

返回值

• 成功：返回文件描述符（非负整数，如 3、4、5...）

• 失败：返回 -1

int fd = open("test.txt", O_RDWR | O_CREAT, 0644);
if (fd == -1) {
    perror("open");
    exit(1);
}

四、close() - 关闭文件

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

参数

参数	含义
fd	文件描述符（open 的返回值）

返回值

• 成功：返回 0

• 失败：返回 -1

close(fd);

五、write() - 写入文件

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

参数

参数	含义	示例
fd	文件描述符	fd
buf	要写入的数据的指针	"Hello", &ch, arr
count	要写入的字节数	strlen(str), sizeof(buf)

返回值

• 成功：返回实际写入的字节数

• 失败：返回 -1

char* str = "Hello World";
ssize_t ret = write(fd, str, strlen(str));
if (ret == -1) {
    perror("write");
}

六、read() - 读取文件

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

参数

参数	含义	示例
fd	文件描述符	fd
buf	存放读取数据的缓冲区	char buf[1024]
count	要读取的最大字节数	sizeof(buf)

返回值

• 成功：返回实际读取的字节数（0 表示读到文件末尾）

• 失败：返回 -1

char buf[1024];
ssize_t ret = read(fd, buf, sizeof(buf) - 1);
if (ret == -1) {
    perror("read");
} 
else if (ret == 0) {
    printf("文件末尾\n");
} 
else {
    buf[ret] = '\0';  // 添加字符串结束符
    printf("读取 %ld 字节: %s\n", ret, buf);
}

七、lseek() - 移动文件偏移量

文件读写时存在偏移量 （当前读写位置），lseek 可以主动设置该偏移量。

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

参数

参数	含义	取值
fd	文件描述符	open() 的返回值
offset	偏移量（字节数）	正数（向后）、负数（向前）、0
whence	基准位置	见下表

whence 的三种取值

宏	数值	含义
SEEK_SET	0	从文件开头开始偏移
SEEK_CUR	1	从当前位置开始偏移
SEEK_END	2	从文件末尾开始偏移

常见用法

// 获取当前位置
off_t pos = lseek(fd, 0, SEEK_CUR);

// 移动到文件开头
lseek(fd, 0, SEEK_SET);

// 移动到文件末尾
lseek(fd, 0, SEEK_END);

// 获取文件大小
off_t size = lseek(fd, 0, SEEK_END);

// 从当前位置向后移动 10 字节
lseek(fd, 10, SEEK_CUR);

返回值

• 成功：返回新的文件偏移量（从文件开头计算的字节数）

• 失败：返回 -1

八、fgets() - 标准库读取一行

#include <stdio.h>
char* fgets(char* s, int size, FILE* stream);

参数

参数	含义	示例
s	存放字符串的缓冲区	char buf[256]
size	最多读取 size-1 个字符	sizeof(buf)
stream	文件流指针	stdin(标准输入), fp(文件指针)

返回值

• 成功：返回 s（缓冲区地址）

• 失败或文件末尾：返回 NULL

特点

• 自动添加 \0

• 会读取换行符 \n（与 gets 的区别）

FILE* fp = fopen("test.txt", "r");
char buf[256];
while (fgets(buf, sizeof(buf), fp) != NULL) {
    printf("%s", buf);  // buf 中已包含换行符
}
fclose(fp);

九、完整示例

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

int main() {
    // 1. 打开/创建文件
    int fd = open("test.txt", O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        return 1;
    }
    
    // 2. 写入数据
    char* str = "Hello Linux File Operation\n";
    ssize_t ret = write(fd, str, strlen(str));
    if (ret == -1) {
        perror("write");
        close(fd);
        return 1;
    }
    printf("写入 %ld 字节\n", ret);
    
    // 3. 移动偏移量到文件开头
    lseek(fd, 0, SEEK_SET);
    
    // 4. 读取数据
    char buf[256];
    ret = read(fd, buf, sizeof(buf) - 1);
    if (ret == -1) {
        perror("read");
        close(fd);
        return 1;
    }
    buf[ret] = '\0';
    printf("读取 %ld 字节: %s", ret, buf);
    
    // 5. 关闭文件
    close(fd);
    
    return 0;
}

十、总结

知识点	核心要点
系统调用 vs 标准库	系统调用无缓冲、直接操作内核；标准库带缓冲、跨平台
文件描述符	0(stdin)、1(stdout)、2(stderr)，新文件从 3 开始
open()	O_RDONLY/O_WRONLY/O_RDWR + O_CREAT/O_APPEND/O_TRUNC
read()/write()	返回实际读/写字节数，0 表示文件末尾，-1 表示错误
lseek()	SEEK_SET(开头)、SEEK_CUR(当前)、SEEK_END(末尾)
fgets()	自动加 \0，会读取 \n，读到末尾返回 NULL