Linux应用软件编程｜Linux文件操作（标准IO详解）

前言

在Linux C开发中，文件操作是基本功，分为标准IO（C库函数）和文件IO（系统调用）。本文重点讲解标准IO，标准IO是C标准库封装好的接口，移植性强，内部自带缓冲区。

内存读写速度快，但程序退出或者断电数据直接丢失；硬盘上的文件可以持久保存数据，但是读写速度慢。我们开发中经常需要通过文件完成数据持久化。

内存：速度快、断电丢失、空间小；

文件(外存硬盘)：速度慢、断电保存、存储空间大。

Linux哲学：一切皆文件，普通文本、硬件设备、管道、套接字全部抽象成文件来操作。

一、Linux七种文件类型

使用命令 ls -l 文件名 可以查看文件的属性信息，第一位字符代表文件类型，Linux一共7种文件类型：

 二、IO分类：标准IO vs 文件IO

IO全称Input/Output输入输出。

1. 标准IO：属于C标准库函数，头文件<stdio.h>，例如printf`、scanf`、fopen，可跨平台移植，自带用户态缓冲区。

2. 文件IO：Linux内核提供系统调用，属于操作系统接口，只在Linux/Unix下使用，没有用户缓冲区。

man手册使用小技巧

man 1 xxx：查看Linux命令

man 2 xxx：查看系统调用（open等）

man 3 xxx：查看C库函数（fopen等）

标准IO操作流程

打开文件 → 读/写文件 → 关闭文件

上图：标准IO读写流程，程序通过FILE文件流指针，在内存缓冲区和硬盘文件之间交互。

FILE* 文件流指针

标准IO所有操作都是围绕`FILE*`文件流指针，FILE结构体内部维护缓冲区、文件状态等信息。

Linux程序启动，系统默认帮我们打开3个流，无需手动fopen：

示例：putchar('a');等价于 fputc('a', stdout);

三、标准IO核心API详解

1. fopen 打开文件

FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);

功能：打开文件，返回文件流指针

pathname：文件路径+文件名

mode：打开模式

返回值：成功返回FILE*指针；失败返回NULL，一定要做判空处理。

 2. fclose 关闭文件

int fclose(FILE *stream);

功能：关闭已经打开的文件流

重要：打开的文件必须关闭，否则产生**文件描述符泄露**，耗尽系统资源。

返回：成功返回0；失败返回`EOF(-1)`

3. fputc：写入单个字符

int fputc(int c, FILE *stream);

 c：要写入字符的ASCII码

stream：文件流指针

返回：成功返回写入字符；失败返回`EOF(-1)`

 4. fgetc：读取单个字符

int fgetc(FILE *stream);

从文件读取一个字符；读到文件末尾或者出错返回`EOF(-1)`。

#include <stdio.h>

int main(int argc, const char *argv[])

{

    // 判断命令行参数个数

    if (argc < 3)

    {

        printf("Usage: ./a.out srcfile dstfile\\n");

        return -1;

    }

    FILE *fpsrc = fopen(argv[1], "r");

    FILE *fpdst = fopen(argv[2], "w");

    if (NULL == fpsrc || NULL == fpdst)

    {

        printf("fopen error\\n");

        return -1;

    }

    int ret = 0;

    while(1)

    {

        ret = fgetc(fpsrc);

        if(EOF == ret)

            break;

        fputc(ret, fpdst);

    }

    fclose(fpsrc);

    fclose(fpdst);

    return 0;

}

编译运行：./a.out test.txt bak.txt，就可以完成文件拷贝。

 补充：main函数命令行参数

int main(int argc, const char *argv[])

argc：argument count，命令行参数总个数

argv：argument vector，字符串指针数组，保存每一个参数字符串

示例执行命令：./mycp 1.txt 2.txt

argc = 3

argv[0] = "./mycp"    程序本身名字

argv[1] = "1.txt"     源文件

argv[2] = "2.txt"     目标文件

注意：argv[0]永远代表程序名。

5. fputs 写字符串

int fputs(const char *s, FILE *stream);

将字符串写入文件，不会写入字符串结束符`'\\0'`**。

返回：成功返回大于等于0；失败返回EOF。

 查看文件原始内容命令：od -c filename，以字符格式打印文件十六进制内容。

 6. fgets 读取一行字符串

char *fgets(char *s, int size, FILE *stream);

s：读取出来数据存放的缓冲区

size：期望读取字节，**最多读取size1个字节，末尾自动补'\\0'**

遇到换行符`\\n`就结束一行读取；到达文件末尾返回NULL。

注意：fgets会把文件中的换行符`\\n`一并读到缓冲区。

四、易错点总结

1. fopen一定要判断返回NULL，防止打开失败；

2. fopen打开后必须配对fclose，防止文件描述符泄露；

3. "w"/"w+"模式打开会直接清空文件，开发不要误操作；

4. a+模式读从文件开头，写只能追加在末尾；

5. fgets最多读size1字节，会自动预留位置存放`\\0`；

6. EOF值为1，fgetc接收返回值变量要用int类型，不要用char。