解释文件系统的基本操作：创建、读取、写入和删除文件

题目

解释文件系统的基本操作：创建、读取、写入和删除文件

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐

考点

文件系统基本概念,文件操作API,文件路径处理

快速回答

文件系统核心操作包括：

• 创建文件：使用类似 open() 的 API 并指定创建标志
• 读取文件：通过 read() 函数获取文件内容
• 写入文件：使用 write() 函数修改内容
• 删除文件：调用 unlink() 或 remove() 删除文件

操作时需注意：文件路径处理、错误检查、资源释放。

解析

1. 核心操作原理

文件系统通过系统调用提供基础操作：

• 创建文件：内核分配 inode 和磁盘空间，目录添加新条目
• 读取/写入：通过文件描述符定位数据块，缓冲机制加速访问
• 删除文件：减少链接计数，空间标记为可重用（实际数据未立即擦除）

2. 代码示例（POSIX 标准）

// 创建文件（O_CREAT | O_WRONLY 标志）
int fd = open("/path/to/file.txt", O_CREAT | O_WRONLY, 0644);

// 写入数据
char data[] = "Hello OS";
write(fd, data, sizeof(data));

// 重新打开读取（O_RDONLY 标志）
fd = open("/path/to/file.txt", O_RDONLY);
char buffer[50];
read(fd, buffer, sizeof(buffer));

// 删除文件
unlink("/path/to/file.txt");
close(fd); // 必须关闭文件描述符！

3. 最佳实践

• 错误处理：检查所有系统调用的返回值（如 open() 返回 -1 表示失败）
• 资源释放：操作后必须调用 close() 避免文件描述符泄漏
• 路径安全：避免使用相对路径（如 ../），防止目录遍历攻击
• 权限控制：创建文件时设置合适权限（如 0644 表示用户可读写，其他只读）

4. 常见错误

• 未检查返回值导致静默失败
• 忘记关闭文件描述符（资源泄漏）
• 并发访问冲突（多进程同时写同一文件）
• 误删文件（unlink() 后数据不可恢复）
• 路径拼写错误（如缺少斜杠 /path/to vs /path/to/）

5. 扩展知识

• 文件描述符：内核维护的打开文件引用，每个进程独立
• inode：存储文件元数据（大小、权限、位置等）
• 硬链接 vs 软链接：硬链接直接指向 inode，软链接是独立路径文件
• 原子操作：O_EXCL 标志确保文件创建的唯一性