4. 文件与目录操作API：文件创建与打开、读写、定位、关闭及目录操作

各位同学，咱们今天聊点实在的。文件操作，说白了就是嵌入式系统里数据存取的“基本功”。你想想看，不管是存日志、写配置、还是记录传感器数据，最终都得落到文件上。VxWorks 在这方面提供了非常经典的 POSIX 接口，跟 Linux 很像，但又有它自己的脾气。我刚开始从 Linux 转过来时，就踩过几个坑，今天一并讲清楚。

4.1 文件创建与打开：open() 与 creat()

在 VxWorks 里，操作文件的第一步就是拿到一个“文件描述符”。这玩意儿就是个整数，内核用它来跟踪你打开的文件。我个人习惯用 open()，因为它功能更全。

核心函数原型：

int open(const char *path, int flags, ... /* mode_t mode */);
int creat(const char *path, mode_t mode);

flags 参数是关键。常用的有：

  • O_RDONLY：只读打开
  • O_WRONLY：只写打开
  • O_RDWR：读写打开
  • O_CREAT：文件不存在则创建
  • O_TRUNC：打开后清空文件内容
  • O_APPEND：追加模式写入

举个例子：

int fd;
fd = open("/sd0/data.log", O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);
if (fd == ERROR) {
    /* 处理错误，我建议用 errno 定位问题 */
    printf("open failed, errno = %d\n", errno);
}

避坑指南： 我曾经在创建文件时忘了加 O_CREAT 标志，结果文件不存在时直接返回 -1。还有，creat() 函数其实等价于 open() 加 O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC。但它只能写，不能读。所以我现在基本只用 open()，更灵活。

4.2 文件读写：read() 与 write()

读写操作是文件系统的核心。VxWorks 的 read() 和 write() 接口非常直接，但有几个细节你得注意。

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t nbytes);
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t nbytes);

返回值说明：

返回值含义
正数实际读/写的字节数
0读到文件末尾（EOF）
-1出错，检查 errno

实际代码片段：

char buffer[256];
int nread;

nread = read(fd, buffer, sizeof(buffer));
if (nread < 0) {
    /* 读取出错，我记得有一次是因为文件系统满了 */
    printf("read error\n");
} else if (nread == 0) {
    printf("end of file\n");
} else {
    /* 成功读取 nread 个字节 */
    write(STDOUT_FILENO, buffer, nread);
}

重要提醒： read() 和 write() 不保证一次就能读写完你指定的字节数。尤其是在网络文件系统或慢速存储设备上，可能会返回少于请求的字节数。我建议你写个循环，直到读够所需数据或遇到错误为止。说白了，就是“能读多少读多少，别指望一次搞定”。

4.3 文件定位：lseek()

文件操作时，内核维护着一个“当前读写位置”。lseek() 就是用来移动这个位置的。嗯，这里要注意，它只适用于可定位的文件（比如普通文件），对管道或 socket 无效。

off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

whence 参数有三种：

  • SEEK_SET：从文件开头算起
  • SEEK_CUR：从当前位置算起
  • SEEK_END：从文件末尾算起

实用场景：

/* 跳到文件开头 */
lseek(fd, 0, SEEK_SET);

/* 跳到文件末尾，常用于获取文件大小 */
off_t file_size = lseek(fd, 0, SEEK_END);

/* 从当前位置向后移动 100 字节 */
lseek(fd, 100, SEEK_CUR);

个人经验： 我在项目中遇到过需要修改配置文件中间某个字段的情况。先 lseek 到指定位置，然后 write 覆盖写入。但要注意，这种操作不会自动插入或删除数据，它只是覆盖。如果你想在文件中间插入内容，那就得自己把后面的数据先读出来，再写回去。说白了，VxWorks 的文件系统没有“插入”操作，你得自己动手。

4.4 文件关闭：close()

操作完文件，一定要记得关闭。这不仅是好习惯，更是资源管理的基本要求。

int close(int fd);

关闭文件会做三件事：

  1. 释放文件描述符，供后续 open() 重用
  2. 刷新内核缓冲区，确保数据真正写入存储设备
  3. 释放与该文件相关的内核资源

血的教训： 我曾经在写一个长时间运行的数据采集程序时，忘了 close() 文件描述符。结果跑了几天后，系统报“打开文件过多”的错误。VxWorks 默认每个任务能打开的文件数量是有限的（通常 20 或 50 个）。不关闭文件，描述符会泄漏，最终导致程序崩溃。所以，我建议你养成“谁打开谁关闭”的习惯，最好在函数返回前确保所有打开的文件都被关闭。

4.5 目录操作：opendir、readdir、mkdir、rmdir

文件系统不只是文件，还有目录。VxWorks 提供了一组标准的目录操作函数，跟 POSIX 完全兼容。

4.5.1 创建与删除目录

int mkdir(const char *path, mode_t mode);
int rmdir(const char *path);

mkdir() 的 mode 参数指定权限，但在 VxWorks 的某些文件系统（如 dosFs）中，权限可能被忽略。不过，我建议你还是写上，保持代码的可移植性。

/* 创建目录，如果已存在则忽略错误 */
if (mkdir("/sd0/data", 0755) == ERROR) {
    if (errno != EEXIST) {
        printf("mkdir failed\n");
    }
}

/* 删除目录，目录必须为空 */
if (rmdir("/sd0/data") == ERROR) {
    printf("rmdir failed, maybe not empty?\n");
}

4.5.2 遍历目录

遍历目录是文件管理的基本操作。VxWorks 使用 opendir()、readdir()、closedir() 三件套。

DIR *dir;
struct dirent *entry;

dir = opendir("/sd0");
if (dir == NULL) {
    printf("opendir failed\n");
    return;
}

while ((entry = readdir(dir)) != NULL) {
    printf("name: %s, type: %d\n", entry->d_name, entry->d_type);
}

closedir(dir);

struct dirent 结构体包含：

成员说明
d_name文件名（最长 256 字节）
d_type文件类型（DT_REG 普通文件，DT_DIR 目录）

避坑指南： 我记得有一次遍历目录时，发现 readdir() 返回了 . 和 .. 这两个特殊目录。如果你不想处理它们，记得在代码里过滤掉。另外，opendir() 失败的原因很多，比如路径不存在、权限不足、或者文件系统未挂载。我建议你每次调用后都检查返回值，并用 errno 定位问题。

4.6 综合示例：一个简单的日志文件操作

最后，我给大家展示一个完整的例子。这个例子创建目录、打开日志文件、写入数据、然后读取并打印。

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <dirent.h>
#include <errno.h>

void log_example(void) {
    int fd;
    char *log_data = "Sensor reading: 25.3°C\n";
    char read_buf[128];
    int nread;

    /* 1. 创建日志目录 */
    if (mkdir("/sd0/logs", 0755) == ERROR) {
        if (errno != EEXIST) {
            printf("mkdir failed\n");
            return;
        }
    }

    /* 2. 打开日志文件（追加模式） */
    fd = open("/sd0/logs/sensor.log", O_RDWR | O_CREAT | O_APPEND, 0644);
    if (fd == ERROR) {
        printf("open failed, errno = %d\n", errno);
        return;
    }

    /* 3. 写入数据 */
    if (write(fd, log_data, strlen(log_data)) == ERROR) {
        printf("write failed\n");
        close(fd);
        return;
    }

    /* 4. 定位到文件开头，读取并打印 */
    lseek(fd, 0, SEEK_SET);
    while ((nread = read(fd, read_buf, sizeof(read_buf) - 1)) > 0) {
        read_buf[nread] = '\0';
        printf("%s", read_buf);
    }

    /* 5. 关闭文件 */
    close(fd);
}

这个例子涵盖了今天讲的所有 API。你想想看，从创建目录到打开文件，再到读写和定位，最后关闭，这就是一个完整的数据存储流程。在实际项目中，你可能会在这个基础上加上错误重试、缓冲区管理、或者多任务同步。但核心思想不变——用好这些基础 API，你就能构建出稳定可靠的数据存储系统。

好了，今天就到这里。下一章我们聊聊文件系统的挂载与卸载，那是另一个容易踩坑的地方。

← 上一章 📖 返回目录 下一章 →