Linux应用层开发 --- 文件

文件IO：Linux内核提供的文件操作接口，属于系统调用

接口：man手册第2章

一、文件IO

1.打开文件

open()

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
功能：打开一个文件并获得一个文件描述符
参数：
    pathname：要打开的文件名
    flags：打开方式
        O_RDONLY：只读（r）
        O_WRONLY：只写（w）
        O_RDWR  ：读写（r+、）
        O_CREAT ：创建
        O_TRUNC ：清空
        O_APPEND：追加
        (O_CLOEXEC, O_DIRECTORY, O_EXCL, O_NOCTTY, O_NOFOLLOW, O_TMPFILE等)
        "r" —>O_RDONLY
        "r+"—>O_RDWR
        "w" —>O_WRONLY | O_TRUNC | O_CREAT, 0664
        "w+"—>O_RDWR | O_TRUNC | O_CREAT, 0664
        "a" —>O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0664
        "a+"—>O_RDWR | O_CREAT | O_APPEND, 0664
    mode：用户、同组用户、其他用户对该文件的读写执行权限（mode & ~umask）
        在O_CREAT或O_TMPFILE使用时必须添加，权限0777（用户，用户组，其他组  rwx）
        普通文件：0664
        权限给满：0777(但实则只到0775rwxrwxr-x)
返回值：
    成功：文件描述符
    失败：-1

• 文件描述符：当打开一个文件时，操作系统会为已打开的文件分配一个文件描述符用来标记该文件。

文件描述符：是一个小的、非负的整型数据。

操作系统默认可分配出的文件描述符：0-1023共1024个（自建的只能在3-1023）

• 文件描述符的分配原则：优先分配最小未被使用的数据

• 系统默认已打开的文件

标准IO                     文件IO

FILE *                         int

stdin               0（STDIN_FILENO）

stdout            1（STDOUT_FILENO）

strerr              2（STDERR_FILENO）

（mode & ~umask）

umask掩码：可在终端输入查看当前系统的掩码（例如我的是0002）

0002（000 000 010）

~(umask) —> 111 111 101

0777 & (~umask) —> 111 111 111 & 111 111 101 = 111 111 101（0775）

2.读文件、写文件

read()

#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
功能：从文件中读取数据
参数：
    fd：要读取的文件的文件描述符
    buf：存储读取数据的空间首地址
    count：希望读到的字节数
返回值：
    成功：返回实际读到的字节数
    失败：-1
    到达文件末尾：0

测试：

#include "head.h"

int main(void)
{
int fd = open("1.txt",O_RDONLY);
if(-1 == fd)
{
printf("open error\\n");
return -1;
}
char buf[1024] = {0};
ssize_t size = read(fd,buff,sizeof(buff));
if(-1 == size)
{
printf("read error\\n");
close(fd);
return -1;
}
else if(0 == size)
{
printf("end of file\\n");
close(fd);
return -1;
}
printf("size = %ld\\n",size);
//printf("%s\\n",buff); //易越界访问
write(STDOUT_FILENO, buff, size);

close(fd);
return 0;
}

练习1：将某个文件中的全部数据读到终端显示

int main(void)
{
int fd = open("./stdio.h",O_RDONLY);
if(-1 == fd)
{
printf("open error\\n");
return -1;
}

char buf[1024] = {0};
ssize_t size;

while( (size = read(fd, buf, sizeof(buf))) != 0 )
{
if(-1 == size)
{
printf("read error\\n");
close(fd);
return -1;
}
write(STDOUT_FILENO, buf, size);
}

close(fd);
return 0;
}

练习2：使用文件IO和主函数传参，实现拷贝功能

int file_cp(const char *srcfile,const char *dstfile)
{
int fdsrc = open(srcfile,O_RDONLY);
int fddst = open(dstfile,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0664);
if(-1 == fdsrc || -1 == fddst)
{
printf("open file error\\n");
return -1;
}
char buff[1024] = {0};
ssize_t size = 0;

while(1)
{
size=read(fdsrc,buff,sizeof(buff));
if(size <= 0)
{
break;
}
write(fddst,buff,size);
}
/*或者
while ((size = read(fdsrc, buff, sizeof(buff))) > 0)
{
write(fddst, buff, size);
}
*/
/*或者
while((size=read(fdsrc,buff,sizeof(buff))) != 0 )
{
if(-1 == size)
{
printf("read error\\n");
close(fdsrc);
close(fddst);
return -1;
}
write(fddst,buff,size);
}
*/
close(fdsrc);
close(fddst);
printf("copy success!\\n");
return 0;
}

int main(int argc, const char *argv[])
{
if(argc < 3)
{
printf("Usage: ./a.out <src filename> <dst filename>\\n");
return -1;
}
file_cp(argv[1],argv[2]);
return 0;
}

write()

#include <unistd.h>
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
功能：向文件中写入数据
参数：
    fd：要写入的文件描述符
    buf：要写入的数据首地址
    count：希望写入的字节数
返回值：
    成功：返回成功写入的字节数
    失败：-1

测试：

自定义一个头文件
#ifndef _HEAD_H
#define _HEAD_H

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

#endif

调用自定义的头文件
#include "head.h"

struct stu
{
char name[32];
int age;
int score;
};

int main(void)
{
int fd = open("1.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0664);
if(-1 == fd)
{
printf("open error\\n");
return -1;
}

char str[] = {"how are you"};
/*或者
ssize_t size = write(fd, "hello world", 11);
printf("size = %ld\\n",size);
*/
size = write(fd, str, strlen(str));
printf("size = %ld\\n",size);

int num = 100;
size = write(fd, &num, sizeof(int));
printf("size = %ld\\n",size);

struct stu s = {"zhangsan",21,90};
size = write(fd, &s, sizeof(struct stu));
printf("size = %ld\\n",size);

close(fd);
return 0;
}

3.关闭文件

close()

#include <unistd.h>
int close(int fd);
功能：关闭文件
参数：
    fd：文件描述符
返回值：
    成功：0
    失败：-1
注意：只打开文件，使用完不关闭文件会造成文件描述符泄露。

测试：

#include<stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int main(void)
{
//int fd = open("1.txt",O_RDONLY, 0664); //"r"
//int fd = open("1.txt",O_RDWR, 0664); //"r+"
int fd = open("1.txt",O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0664); //"w"
//int fd = open("1.txt",O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0664); //"w+"
//int fd = open("1.txt",O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0664); //"a"
//int fd = open("1.txt",O_RDWR | O_CREAT | O_APPEND, 0664); //"a+"

if(-1 == fd)
{
printf("open error\\n");
return -1;
}
printf("fd = %d\\n",fd);

close(fd);
return 0;
}

4.定位函数

lseek()

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
功能：重新定位文件的读写位置
参数：
    fd：文件描述符
    offset：偏移量
    whence：要偏移的起始位置
        SEEK_SET：从文件开头偏移
        SEEK_CUR：从当前位置偏移
        SEEK_END：从文件末尾偏移
返回值：
    成功：返回当前读写位置到文件开头的偏移量
    失败：-1

测试：

int main(void)
{
int fd = open("1.txt",O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0664);
if(-1 == fd)
{
printf("open error\\n");
return -1;
}
off_t offset= lseek(fd,10,SEEK_SET);
printf("offfset = %ld\\n",pffset);
write(fd,"A",1);

sleek(fd,-5,SEEK_CUR);
write(fd,"B",1);

//file size
offset = lseek(fd,0,SEEK_END);
printf("len = %ld\\n",offset);
lseek(fd,0,SEEK_SET); //流复位

close(fd);
return 0;
}

二、文件IO和标准IO的区别

缓冲区

行缓冲

默认大小为1024字节（1k），主要使用在人机交互终端上

刷新条件：

（1）遇到'\\n'刷新

（2）程序结束刷新

（3）使用fflush()强制刷新 fflush(FILE *stream)

（4）缓冲区满时自动刷新

全缓冲

默认大小4096字节（4k），主要用于文件交互（将数据写入文件时）

刷新条件：

（1）程序结束刷新

（2）文件关闭自动刷新

（3）全缓冲区满时自动刷新

（4）使用fflush()强制刷新

无缓冲

默认大小0k，出错信息输出，标准出错设备

例如：fputs("hello",stderr)

三、其他函数接口

printf相关函数

int printf(const char *format, …);
功能：把格式化字符串输出到终端（标准输出stdout）

int fprintf(FILE *stream, const char *format, …);
功能：将格式化后的字符串写入到stream文件流代表的文件中

int dprintf(int fd, const char *format, …);
功能：将格式化后的字符串写入到fd所代表的文件中

int sprintf(char *str, const char *format, …);
功能：将格式化后的字符串写入到字符型数组中
    多用于字符串的拼接、格式化；可以将整型数据、浮点型数据等转换成字符串

测试：

int main(void)
{

FILE *fp = fopen("1.txt","w");
int fd = open("2.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0664);
int num1=100, num2=200;

printf("hello world\\n");
printf("%d + %d = %d\\n",num1,num2,num1+num2);

fprintf(stdout, "hello world\\n");
fprintf(fp,"hello world\\n");
fprintf(fp,"%d + %d = %d\\n",num1,num2,num1+num2);

dprintf(STDOUT_FILENO,"hello world\\n");
dprintf(fd,"hello world");
dprintf(fd,"%d + %d = %d\\n",num1,num2,num1+num2);

char *p = "hello";
char *q = "world";
char str[32] = {0};

sprintf(str, "how are you : [%s %s]",p,q);
printf("str = %s\\n",str);

//1234—>"1234"
int num = 1234;
sprintf(str, "%d", num);
printf("str = %s\\n",str);

//-3.1415—>"-3.1415"
float f = -3.1415;
sprintf(str, "%.4f", f);
printf("str = %s\\n",str);

fclose(fp);
close(fd);
return 0;
}