Linux 读写函数是文件操作和进程间通信的核心机制，它们为开发者提供了高效、灵活的数据交换方式，在Linux系统中，读写操作不仅涉及文件I/O，还涵盖了管道、套接字、内存映射等多种场景，本文将系统介绍Linux中主要的读写函数，包括其基本用法、参数说明、返回值处理以及不同场景下的应用技巧。
标准文件I/O读写函数
标准文件I/O函数是Linux中最基础、最常用的读写操作接口，它们位于C标准库中，通过缓冲机制提升I/O效率。fread和fwrite是面向流的读写函数，适用于文本文件和二进制文件的处理。
fread函数的原型为size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream)，其功能是从指定流中读取数据到ptr指向的内存缓冲区，参数size表示每个元素的大小，nmemb表示要读取的元素数量，实际读取的字节数为size * nmemb，读取100个整型数据到数组buffer中，可使用fread(buffer, sizeof(int), 100, fp)，该函数返回成功读取的元素数量，若返回值小于nmemb，可能遇到文件结束或错误，需通过feof()和ferror()区分原因。
fwrite函数的原型为size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream)，用于将内存中的数据写入指定流，参数含义与fread类似，ptr指向要写入的数据块，将结构体数组students的50个元素写入文件，可使用fwrite(students, sizeof(Student), 50, fp)，返回值为成功写入的元素数量，若返回值小于nmemb，通常表示写入过程中发生错误。
| 函数 | 功能 | 参数说明 | 返回值 |
|---|---|---|---|
fread |
从流中读取数据 | ptr: 目标缓冲区size: 单元素大小nmemb: 元素数量stream: 文件流 |
成功读取的元素数量 |
fwrite |
向流中写入数据 | ptr: 源数据缓冲区size: 单元素大小nmemb: 元素数量stream: 文件流 |
成功写入的元素数量 |
无缓冲I/O读写函数
无缓冲I/O函数（即低级I/O函数）直接调用内核提供的系统调用， bypass了标准库的缓冲机制，适用于对性能要求极高或需要直接操作文件描述符的场景。read和write是其中最核心的两个函数。
read函数的原型为ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count)，用于从文件描述符fd对应的文件中读取数据到buf缓冲区，count指定最大读取字节数，返回值实际读取的字节数，若返回0表示文件结束，-1表示出错（可通过errno获取错误码），读取套接字sockfd的数据到buffer中，可使用n = read(sockfd, buffer, 1024)。
write函数的原型为ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count)，将buf中的count字节数据写入文件描述符fd对应的文件，返回值实际写入的字节数，若返回-1表示写入失败，需要注意的是，write是原子的，在阻塞模式下，单个write调用不会与其他进程的write调用交错，但写入的数据可能被内核缓冲，需调用fsync()确保数据落盘。
与标准I/O函数相比，无缓冲I/O函数更接近系统底层，具有以下特点：
- 无缓冲开销：直接操作内核缓冲区，减少数据拷贝次数，适合大文件读写；
- 文件描述符：通过整数标识文件/设备，可操作管道、套接字等特殊文件；
- 错误处理：通过
errno返回详细错误信息，需手动检查返回值。
内存映射文件读写
内存映射文件（mmap）是一种高效的文件读写方式，它将文件直接映射到进程的虚拟地址空间，使应用程序可以通过内存访问的方式操作文件数据，避免了传统I/O中的数据拷贝操作。mmap函数的原型为void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset)。
参数中,addr指定映射起始地址（通常设为NULL由系统自动选择），length映射的字节数，prot保护权限（如PROT_READ、PROT_WRITE），flags映射类型（如MAP_SHARED、MAP_PRIVATE），fd文件描述符，offset映射文件的起始偏移量，成功时返回映射区的起始地址，失败返回MAP_FAILED。
通过mmap读写文件时,可直接对映射的内存区域进行操作，无需调用read或write，将文件data.txt映射为可读写内存区域后，可通过指针ptr直接修改文件内容，修改后需调用msync()同步到磁盘，最后通过munmap()解除映射，mmap特别适合处理大文件或需要频繁随机访问的场景，如数据库索引、图像处理等。
高级读写技巧与注意事项
在实际开发中,合理使用Linux读写函数能显著提升程序性能和稳定性，以下是一些关键技巧和注意事项：
- 缓冲区管理：标准I/O函数的缓冲区大小可通过
setvbuf()调整，默认全缓冲（文件）或行缓冲（标准输出），合理设置缓冲区大小可减少I/O次数； - 非阻塞I/O：通过
fcntl()设置文件描述符为非阻塞模式（O_NONBLOCK），避免I/O操作阻塞进程，适用于高并发场景； - 原子性操作：在多进程/多线程环境下，使用
O_APPEND标志或文件锁（flock/fcntl）确保写操作的原子性； - 错误处理：始终检查读写函数的返回值，处理部分读写情况（如网络中断导致
write只写入部分数据）； - 资源释放：及时关闭文件描述符（
close）、解除内存映射（munmap），避免资源泄漏。
Linux读写函数提供了从底层系统调用到高层封装的完整解决方案,开发者应根据具体场景选择合适的接口，对于常规文件操作，标准I/O函数提供了便捷性和效率的平衡；对于高性能或特殊设备操作，无缓冲I/O和mmap则更具优势，掌握这些函数的特性和使用技巧，是编写高效、健壮Linux程序的重要基础。
