Linux文件I/O编程入门：系统调用与API详解

"《嵌入式Linux应用程序开发详解》第6章 文件I/O编程" 在Linux编程中，理解和掌握I/O操作是至关重要的，因为它们是应用程序与操作系统交互的基础，尤其是对于嵌入式系统开发。本章的目标是引导读者进入嵌入式Linux应用开发的世界，通过学习能够熟练运用各种文件I/O相关的编程技术。 首先，我们来探讨Linux中的系统调用和用户编程接口（API）。系统调用是操作系统向用户程序开放的一组底层接口，允许用户程序请求操作系统内核的服务，如进程管理、内存分配等。这是因为Linux将执行环境分为内核空间和用户空间，以确保内核的安全性。用户进程通常只能在用户空间运行，不能直接访问内核功能。然而，当需要内核服务时，用户程序可以通过系统调用来请求。 接下来，我们关注文件描述符这一概念。文件描述符是Linux中用于标识文件或设备的一个非负整数，它是进行I/O操作的关键。每个打开的文件、管道、套接字等都有一个相应的文件描述符。标准输入（stdin）、标准输出（stdout）和标准错误（stderr）都有预定义的文件描述符，分别是0、1和2。 在Linux下，文件相关的不带缓存I/O函数包括read()、write()、open()、close()等，这些函数直接操作硬件设备，没有缓冲区，因此效率相对较低，但能实现精确的I/O控制。相反，标准文件I/O函数如fopen()、fclose()、fread()、fwrite()等提供了缓冲机制，提高了性能，但灵活性相对较低。 设备文件读写方法是Linux I/O编程中的一个重要部分，因为嵌入式系统常常涉及到硬件设备的控制。设备文件在/dev目录下，通过特定的文件描述符进行读写操作，如字符设备和块设备。例如，控制串口通信通常会用到open()、read()、write()以及ioctl()系统调用来设置波特率、校验位等参数。 Linux中对串口的操作是嵌入式领域常见的任务，串口通信在物联网设备、远程控制等领域广泛应用。通过打开串口设备文件，设置通信参数，可以实现与其他设备的数据交换。 本章将详细解释这些概念，并通过实例演示如何在Linux环境下编写I/O程序，不仅适用于Linux桌面系统，也适用于没有开发板的开发者，因为很多编程原理和技巧在嵌入式Linux上同样适用。学习完本章后，读者应能熟练地在Linux环境中进行各种文件和设备的读写操作，为后续的嵌入式开发打下坚实基础。