linux系统编程--文件IO
文件操作
inux中一切皆文件！
只要掌握了文件操作，即可对linux下所有资源进行操作。
文件操作就是对文件进行 读 写 操作。
对文件进行操作时，文件名是不能明确指定一个文件空间的，需要根据文件名首先找到对应inode号。
一个inode号对应着一个固定的文件空间，对文件操作时，使用inode号进行操作，才能保证操作无误！
对一个文件基本的操作，只有：读、写
读：把文件内容读取出来，查看文件内容
写：编辑文件，修改文件内容。
在对文件进行读写操作之前，可以使用文件偏移指针指定要操作文件的哪一块空间。
总结：对文件的操作方式有：读、写、偏移！！！
当想要对一个文件进行操作的时候，首先指定要操作文件的文件名。因为文件名不能准确的表示一块文件空间，所以在指定好要操作的文件名之后，通过调用open()函数，打开文件。该操作可以根据提供的文件名得到对应的inode号，然后对inode号进行封装，得到操作该文件的文件结构体，文件结构体在应用程序中表现为文件描述符。
接下来，利用open()之后得到的文件描述符，系统就可以找到要操作的文件空间，然后通过调用文件操作偏移指针定位函数lseek()，指定要操作文件中的哪一块空间，指定好之后，就可以对文件进行读写操作了，读写操作调用read()/write()函数。当对文件操作完成之后，关闭文件即可。
对文件操作中，所有的信息全部都存放在文件结构体中，文件描述符就是指向文件结构体的指针。
文件描述符
1）文件描述符是操作一个文件的节点。
2）应用程序中每打开一个文件，就会得到文件的文件结构体，结构体指针存放在应用程序中自动定义的文件描述符数组中，按照数组的下标从小到大依次存放。
3）文件描述符本质上是一个数组的下标。
4）文件描述符的范围是：0 ~ 1023
5）当应用程序运行起来，文件描述符数组空间分配，应用程序结束，文件描述符空间释放。
6）文件描述符中存放有对文件的操作方式。
7）文件描述符数组中前面三个元素在应用程序运行时立即自动占用。
0：标准输入 键盘 1：标准输出 屏幕 2：标准异常 屏幕
8）进程打开的第2+x个文件,文件描述符不是ionde号
文件操作相关函数
对一个文件进行操作，第一步必须先打开文件，得到文件对应的文件描述符。
打开文件：open();
函数原型：int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
函数功能：根据提供的带路径的文件名(pathname)，得到对应的文件描述符，通过返回值返回。
形参列表：
pathname：带路径的文件 --> 指定要操作的文件
flags：对当前文件的操作方式
三个务必选一个！！！
O_RDONLY ：只读
O_WRONLY ：只写
O_RDWR ：读写
可选！
O_CREAT ：创建文件(如果文件不存在，则创建。如果文件存在，则跳过创建，直接打开)
O_EXCL ：检测文件是否存在(和O_CREAT结合使用，如果文件不存在，则创建，如果文件存在，出错)
O_TRUNC ：清空写
O_APPEND ：追加写
O_WRONLY ：只写
O_TRUNC ：清空写
O_APPEND ：追加写
O_RDWR ：读写
O_TRUNC ：清空写 trunc
O_APPEND ：追加写
O_CREAT creat
代码写的权限经过掩码操作后的才是最后的权限。
umask 默认为0002（八进制） 000 000 010 （二进制）
0777 & ~(umask)
111 111 111
111 111 101
mode：文件权限 （文件对不同用户的权限）
0764
当创建新文件时，该参数必须。
当打开已存在的文件时，该参数不需要。
返回值：
成功：指定的文件对应的文件描述符 – fd
失败：-1
注释：文件权限和权限掩码进行运算，得到最终的文件权限
权限掩码：umask
思考01.文件如果不存在，是否创建
创建: O_CREAT
是否需要检测？
思考02.如果文件存在，我要对文件进行什么操作？
只读：O_RDONLY
只写：O_WDONLY
读写：O_RDWD
思考03.如果是写操作，怎么写
覆盖：
追加：O_APPEND
小练习：
调用open函数，编程实现touch命令的功能。
分析touch
touch新建一个文件
例如： touch abc.c
argc=2
argv:”touch”,abc.c
当打开一个文件，得到文件描述符之后，就可以对文件进行读写操作了。
#include
#include
#include
#include
#include
int main (int argc,char *argv[])
{
if (argc !=2)
{
printf ("请输入想要创建的文件名\n");
}
int fd=open(argv[1],O_RDONLY|O_CREAT,0666);
close(fd);
return 0;
}
测试：
[root@local 01_file_io]# ls
my_touch.c
[root@local 01_file_io]# gcc my_touch.c -o my_touch.exe
[root@local 01_file_io]# ls
my_touch.c my_touch.exe
[root@local 01_file_io]# ./my_touch.exe
请输入想要创建的文件名
[root@local 01_file_io]# ./my_touch.exe test.txt
[root@local 01_file_io]# ls
my_touch.c my_touch.exe test.txt
read();
函数原型：ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
函数功能：从fd指向的文件中读取最多count个字节的数据，存放在buf指向的缓存区
参数分别是：从哪读，读到哪 ，读多少，
形参列表：
fd：文件描述符 --> 指向要操作的文件
buf：缓存区首地址 --> 用来存放从文件中读取出来的数据
count：从文件中读取数据的上限
返回值：
成功：实际读取的字节数
失败：-1
实现cat命令
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, char* argv[])
{
int fd = 0;
fd = open(argv[1], O_RDONLY);
if(fd < 0)
{
printf("open %s failed!\n", argv[1]);
return -1;
}
int ret = 0;
char buf[32] = {0};
ret = read(fd, buf, sizeof(buf));
printf("ret: %d\n", ret);
printf("buf: %s\n", buf);
return 0;
}
执行结果：
my_cat.c my_cat.exe text.txt
[root@local read]# ./my_cat.exe text.txt
ret: 4
buf: 123
write();
函数原型：ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
函数功能：从buf指向的缓存区中读取数据，向fd指向的文件中写。最大写入count个字节的数据。
形参列表：
fd：文件描述符 --> 指向要操作的文件
buf：缓存区首地址 --> 指向存放要写入文件的数据的空间
count：最大写入文件的字节数 (实际写入的字节数)
写到哪个文件（文件描述符）
写什么内容（buf）
写多少个(sizeof)
返回值：
成功：实际写入文件的数据字节数
失败：-1
注释：写的方式有三种 --> 覆盖写、清空写、追加写
注意：
1）count传参的值就是实际写入文件的字节个数，如果可见字符不足，用0补充！
2）打开文件时，有写(只写/读写)操作方式，写的方式就是覆盖写。
3）打开文件时，有O_TRUNC操作方式，写的方式就是清空写。
4）打开文件时，有O_APPEND操作方式，写的方式就是追加写。
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, char* argv[])
{
int fd = 0;
fd = open(argv[1], O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0666);
char buf[32] = "how are you 你是谁";
write(fd, buf, strlen(buf));
return 0;
}
Close();
int close(int fd);
成功返回0；失败返回-1；
文件操作：
文件描述符！
open(); read(); write(); lseek(); close
文件描述符：
1）文件描述符是操作一个文件的句柄！
2）文件描述符是应用程序中自动创建的文件描述符数组的数组下标
3）文件描述符的0/1/2已经被占用。
4）在应用程序中打开一个文件，得到的文件描述符是从3开始，从小到大连续分配的整型数据。
5）应用程序运行，文件描述符数组分配，应用程序结束，文件描述符数组释放。
6）文件描述符中存放有文件的操作方式。
7）在执行读写操作时，文件偏移指针会自动往后偏移。
8）文件描述符中存放着文件操作的偏移指针。
9）在一个应用程序打开同一个文件多次，可以得到多个相互独立的文件描述符。
每一个文件描述符中都有自己的操作方式及文件偏移指针。
10）文件描述符的取值范围为：0 ~ 1023。
11）文件描述符是一种个数有限的，可重复利用的资源！
12）每次打开文件都会得到最小的、空闲的文件描述符。
三种写操作，写的特性在open一个文件的时候生效！
以追加写方式进行操作， 写操作时从文件末尾开始写，如果执行读操作，则从文件开头开始读！
文件偏移指针的特性：
1）在读写操作时，文件偏移指针会自动偏移
2）文件偏移指针指定文件操作的位置
3）读写操作共用文件描述符中的同一个文件偏移指针
4）同一个文件可以打开多次，得到不同的文件描述符，每一个文件描述符中都有一个独立的偏移指针。
问题1：文件偏移指针存放在哪？
每一个文件描述符都有一个独立的文件偏移指针! (一个文件打开两次，得到两个文件描述符，分别对文件操作)
问题2：对文件进行读写操作时，文件偏移指针是否是同一个？
使用同一个文件描述符对文件进行读写操作时，文件偏移指针共用的！
- 文件偏移指针定位
文件偏移指针指定下次文件读写操作的起始位置！
有时候，需要自己定位文件偏移指针的位置，选择下一次操作的文件内容。
文件偏移指针定位函数： lseek();
lseek();
函数原型：off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
函数功能：对文件偏移指针进行重新定位
形参列表：
fd：文件描述符 – 要操作的文件
offset：相对于基准点的偏移距离 (负数：向前偏移 正数：向后偏移)
whence：文件偏移指针定位的基准点
SEEK_SET ：文件开头
SEEK_CUR：文件偏移指针当前位置
SEEK_END：文件结尾
返回值：
成功：文件偏移指针当前位置到文件开头的距离
失败：-1
注释：可以把文件偏移指针定位到文件结尾，这时lseek函数的返回值就是文件大小！
小练习
使用read/write函数，实现文件的加密/解密。
#include
#include
#include
#include
#include
void jm(char* p, int count);
void dejm(char* p, int count);
int main(int argc, char* argv[])
{
int fd = 0;
int fp = 0;
fd = open(argv[1], O_RDONLY);
fp = open(argv[2], O_WRONLY | O_TRUNC | O_CREAT, 0666);
if((fd < 0) || (fp < 0))
{
printf("open failed!\n");
return -1;
}
int ret = 0;
char buf[32] = {0};
do
{
memset(buf, 0, sizeof(buf));
ret = read(fd, buf, sizeof(buf));
if(strcmp(argv[3], "-j") == 0)
{
printf("---加密---\n");
jm(buf, ret);
}
else if(strcmp(argv[3], "-d") == 0)
{
printf("---解密---\n");
dejm(buf, ret);
}
else
{
printf("---复制---\n");
}
write(fp, buf, ret);
}
while(ret > 0);
return 0;
}
void jm(char* p, int count)
{
int i = 0;
for(i = 0; i < count; i++)
{
p[i] = p[i] + i*(i+2); //加密算法
}
}
void dejm(char* p, int count)
{
int i = 0;
for(i = 0; i < count; i++)
{
p[i] = p[i] - i*(i+2);
}
}
翻倍
1）灵活使用lseek函数，实现文件的内容翻倍。
只能用一个文件描述符，只能用一个文件。
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, char* argv[])
{
int fd = 0;
fd = open(argv[1], O_RDWR);
if(fd < 0)
{
printf("open failed!\n");
return -1;
}// 1. 得到文件大小
int length = 0;
length = lseek(fd, 0, SEEK_END);//文件总长度
lseek(fd, 0, SEEK_SET);
int roff = 0;
int ret = 0;
char buf[32] = {0};
while(1)
{
memset(buf, 0, sizeof(buf));
lseek(fd, roff, SEEK_SET);
ret = read(fd, buf, sizeof(buf));//每次读32个字节
roff += ret;
if(roff >= length)
{
ret = roff - length; //超出
ret = sizeof(buf) - ret;
lseek(fd, 0, SEEK_END);
write(fd, buf, ret);
break;
}
lseek(fd, 0, SEEK_END);
write(fd, buf, ret);
}
return 0;
}
通过调用read函数，实现cat命令的功能。(能够读取任意大小的文件)
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, char* argv[])
{
int fd = 0;
fd = open(argv[1], O_RDONLY);//argv[0]为函数本身
if(fd < 0)
{
printf("open %s failed!\n", argv[1]);
return -1;
}
int ret = 0;
char buf[32] = {0};
do
{
memset(buf, 0, sizeof(buf)); //重复读，函数指针会自动偏移
ret = read(fd, buf, sizeof(buf)-1);
printf("%s", buf);
}while(ret > 0);//不够严谨
//while(1)
//{
// ret =read(fd,buf,128);
//if(ret<128)//读不够128个字节了，结束
// {
// printf(“%s,buf”);
// break;
// }
// printf("%s", buf);
//}
return 0;
}
通过调用read/write函数，实现cp命令的功能
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, char* argv[])
{
int fd = 0;
int fp = 0;
fd = open(argv[1], O_RDONLY);
fp = open(argv[2], O_WRONLY | O_TRUNC | O_CREAT, 0666);//需要创建的时候就要写权限
if((fd < 0) || (fp < 0))
{
printf("open failed!\n");
return -1;
}
int ret = 0;
char buf[32] = {0};
do
{
memset(buf, 0, sizeof(buf));
ret = read(fd, buf, sizeof(buf));
write(fp, buf, ret);
}while(ret > 0);
return 0;
}