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<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 3.2 Final//EN"><HTML><HEAD> <META HTTP-EQUIV="Content-Type" CONTENT="text/html; charset=gb2312"> <META NAME="GENERATOR" CONTENT="《良友》v2.1, 作者：安富国，http://winking.126.com"> <TITLE>文件和设备编程</TITLE></HEAD><BODY style="font-family: 宋体; font-size: 9pt"> <CENTER><TABLE CELLSPACING=10 CELLPADDING=10 WIDTH="60%" BGCOLOR="#FFB693" ><TR><TD ALIGN=CENTER><FONT SIZE=+2><!--标题由此开始-->文件和设备编程</TD></TR></TABLE></CENTER><p><h3>目 录</h3><!--目录由此开始--><A NAME="Content" ID="Content"></A><OL><LI><A HREF="#I318">文件和设备编程</A></LI><OL><LI><A HREF="#I319">文件访问原语</A></LI><LI><A HREF="#I320">网卡驱动编写</A></LI><OL><LI><A HREF="#I321">概述</A></LI><LI><A HREF="#I322">设备驱动</A></LI><LI><A HREF="#I323">需要注意</A></LI><LI><A HREF="#I324">参考</A></LI></OL><LI><A HREF="#I325">设备驱动</A></LI><OL><LI><A HREF="#I326">概述</A></LI><LI><A HREF="#I327">数据结构</A></LI><LI><A HREF="#I328">初始化</A></LI><LI><A HREF="#I329">管理流程</A></LI><LI><A HREF="#I330">添加字符设备</A></LI><LI><A HREF="#I331">添加块设备</A></LI><LI><A HREF="#I332">一个虚拟的字符设备驱动程序</A></LI><LI><A HREF="#I333">代码范例</A></LI><OL><LI><A HREF="#I334">header.c</A></LI><LI><A HREF="#I335">init.c</A></LI><LI><A HREF="#I336">ioctl.c</A></LI><LI><A HREF="#I337">open.c</A></LI><LI><A HREF="#I338">read.c</A></LI><LI><A HREF="#I339">release.c</A></LI><LI><A HREF="#I340">tdd.c</A></LI><LI><A HREF="#I341">write.c</A></LI></OL></OL><LI><A HREF="#I316">读写音频</A></LI><OL><LI><A HREF="#I732">录音</A></LI><LI><A HREF="#I733">调节音量</A></LI></OL><LI><A HREF="#I342">pro结构</A></LI></OL></OL><hr><br><A NAME="I318" ID="I318"></A><center><b><font size=+2>文件和设备编程</font></b></center><br><center><A HREF="#Content">[目录]</A></center><hr><br><A NAME="I319" ID="I319"></A><center><b><font size=+2>文件访问原语</font></b></center><br> POSIX API 最重要的一个抽象概念就是文件。尽管几乎所有的操作系统都将文件用于永久性存储器，但所有 Unix 版本通过文件抽象概念提供对大多数系统资源的访问。<p> 更具体地说，这意味着 Linux 使用相同的一组系统调用来提供对设备（例如软盘和磁带设备）、网络资源（最常见的是 TCP/IP 连接）、系统终端，甚至内核状态信息的访问。感谢无所不在的系统调用，娴熟地使用与文件相关的调用对于每个 Linux 程序员来说都很重要。让我们仔细查看一下文件 API 背后的一些基本概念，并描述最重要的文件相关系统调用。<p> Linux 提供许多不同种类的文件。最常见的类型就简称为常规文件，它存储大量用于以后访问的信息。您所使用的绝大部分文件 -- 例如可执行文件（如 /bin/vi）、数据文件（如 /etc/passwd）和系统二进制文件（如 /lib/libc.so.6）-- 都是常规文件。它们通常驻留在磁盘上的某处，但我们稍后会发现，并不一定都是这种情况。<p> 另一种文件类型是目录，它包含了一个其它文件及其位置的列表。使用 ls 命令列出目录中的文件时，它打开该目录的文件，并打印出它所包含的所有文件的信息。<p> 其它文件类型包括块设备（表示文件系统高速缓存的设备，例如硬盘驱动器）、字符设备（表示非高速缓存的设备，例如磁带驱动器、鼠标和系统终端）、管道和套接字（允许进程相互之间对话），以及符号链接（允许文件在目录层次结构中有多个名称）。<p> 大多数文件都有一个或多个引用它们的符号名。这些符号名是一组由 / 字符定界的字符串，并向内核标识文件。它们是 Linux 用户所熟悉的路径名；例如，路径名 /home/ewt/article 引用的是我手提电脑中包含这篇文章文本的文件。没有两个文件可以共享相同的名称（但单一文件可以有多个名称），因此路径名唯一地标识单一文件。<p> 进程可以访问的每个文件都由一个小的非负整数标识，称为“文件描述符”。文件描述符由打开文件的系统调用创建，并由从当前进程创建的新子进程继承。就是说，当进程启动了一个新程序时，原始进程的打开文件通常是由新程序继承的。<p> 按照约定，大多数程序保留前三个文件描述符（0、1 和 2）用于特殊目的 -- 访问所谓的标准输出、标准输出和标准错误流。文件描述符 0 是标准输入，这里许多程序都将从外部世界接收输入。文件描述符 1 是标准输出。大多数程序在这里显示正常的输出。对于与错误情况相关的输出，使用文件描述符 2（标准错误）。<p> 任何习惯使用 Linux shell 的人都曾看到过标准输入、输出和错误文件描述符的使用。通常，shell 运行命令时带文件描述符 0、1 和 2，都是指 shell 的终端。当使用 > 字符指示 shell 将一个程序的输出发送给另一个程序时，shell 在调用新程序之前打开该文件作为文件描述符 1。这将导致程序将它的输出发送给指定的文件而不是用户终端；其妙处是，对于程序本身，这是透明的！<p> 与之类似，"<" 字符指示 shell 使用特定的文件作为文件描述符 0。这样就强迫程序从该文件中读取它的输入；这两种情况下，任何来自程序的错误仍将出现在终端上，如同它们在文件描述符 2 的情况下发送给标准错误一样。（在 "bash" shell 中，可以使用 2> 而不是 > 将标准错误重定向）。这种类型的文件重定向是 Linux 命令行最强大的特性之一。<p> 使用任何与文件相关的系统调用之前，程序应该包括 <fcntl.h> 和 <unistd.h>；它们为最普遍的文件例程提供了函数原型和常数。在下面的示例代码中，我们假设每个程序开始处都有<p>#include <fcntl.h><br>#include <unistd.h><p> 首先，让我们了解如何读写文件。凭直觉就可以知道，read() 和 write() 系统调用是执行这些操作的最常用方法。这两种系统调用将有三个自变量：要访问的文件描述符、指向要读写的信息的指针以及应该读写的字符数。返回成功读写的字符数。清单 1 说明了一个简单的程序，它从标准输入（文件描述符 0）中读取一行，并将它写入标准输出（文件描述符 1）：<p>清单 1：<p> void main(void) {<br> char buf[100];<br> int num;<p> num = read(0, buf, sizeof(buf));<br> write(1, "I got: ", 7); /* Length of "I got: " is 7! */<br> write(1, buf, num);<br> }<p> 关于这个处理有两个值得注意的问题。首先，我们要求 read() 返回 100 个字符，但如果我们运行这个程序，只有在用户按下了 "enter" 键以后才能获得输入。许多文件操作都根据最佳效果工作：它们尝试返回程序要求的所有信息，但只有部分能够成功。缺省情况下，终端配置成一旦存在 "\n" 或新行符（通过按 "enter" 键产生）时，就从 read() 调用返回。这实际上非常方便，因为大多数用户都希望程序无论如何都是面向行的。但常规数据文件并非如此，如果依靠它就可能产生不可预料的结果。<p> 另一个要注意的问题是我们不必在显示输出后写一个 \n。read() 调用给了我们来自用户的 \n，只将那个 \n 通过 write() 写回标准输出。如果您希望在没有新行符的情况下看到发生的事件，尝试将最后一行改为<p>write(1, buf, num - 1);<p> 有关这个简单示例的最后一点：buf 绝对不包含实际的 C 字符串。C 字符串由标记字符串结束的单一 \0 字符终止。因为 read() 不将 \0 添加到缓冲区的结尾，在 read() 上使用 strlen()（或任何其它 C 字符串函数）将可能铸成大错！这种行为可以让 read() 和 write() 对包括 \0 字符的数据处理，而这对于一般字符串函数来说是不可能的。<p> read() 和 write() 系统调用可以对绝大多数文件起作用。但它们不对目录起作用，目录应该通过特殊函数（例如 readdir()）来访问。另外，read() 和 write() 对于某些类型的套接字也不起作用。<p> 某些文件，例如常规文件和块设备文件，使用文件指针的概念。它指定在文件中，下一个 read() 调用从哪里读取，下一个 write() 调用从哪里写入。read() 或 write() 后，文件指针随着已处理的字符数（在内部，通过内核）增加。这样，使用单一循环就可以方便地读取文件中的所有数据。清单 2 就是示例：<p>清单 2：<p> char buffer[1024];<br> while ((num = read(0, buffer, 1024))) {<br> printf("got some data\n");<br> }<p><p><br> 这个循环将读取标准输入上的所有数据，自动在每次读取后增加内核的内部文件指针。当文件指针处于文件结尾时，read() 将返回 0 并退出循环。某些文件（例如字符设备 -- 终端就是很好的一例）本身没有文件指针，所以对于这一点，该程序将继续运行，直到用户提供文件结束标记（通过按 "Ctrl-D"）为止。<p> 到现在为止，我们已经知道如何读写文件了，下一步要学习如何打开一个新文件。打开不同类型的文件有不同方法；我们将在这里讨论的方法是通过路径名打开在文件系统中表示的文件；包括常规文件、目录、设备文件和指定的管道。某些套接字文件有路径名，那些必须通过替代方法打开。<p> 撇开放弃权利的，open() 系统调用可以让程序访问大多数系统文件。open() 是个不寻常的系统调用，因为它获取两个或者三个自变量：<p>int open(const char *<br> pathname,<br> int flags);<p>或者，<br>int open(const char *<br> pathname,<br> int flags,<br> int perm);<p> 第一种形式更普遍一些；它打开一个已存在的文件。第二种格式应该在需要创建文件时使用。第三个自变量指定应该给予新文件的访问权限。<p>⌨️ 快捷键说明
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