linux系统编程（一）文件编程
简介：Linux一点哲学，“一切皆为文件”；在Linux中对目录和设备的操作都等同于对文件的操作，都是使用文件描述符来进行的。
Linux文件可分为：普通文件，目录文件，链接文件，设备文件；
Linux系统调用及用户编程接口（API） ：
所谓系统调用是指操作系统提供给用户的一组“特殊”接口，用户程序可以通过这组“特殊”接口来获得操作系统内核提供的的服务
由于在Linux中，为了更好地保护内核空间，将程序的运行空间分为内核空间和用户空间（也就是常称的内核态和用户态），它们分别运行在不同的级别上，在逻辑上是相互隔离的。
因此，用户进程在通常情况下不允许访问内核数据，也无法使用内核函数，它们只能在用户空间操作用户数据，调用用户空间的函数。
系统调用并不是直接与程序员进行交互的，它仅仅是一个通过软中断机制向内核提交请求，以获取内核服务的接口。在实际使用中程序员调用的通常是用户编程接口—API
系统命令相对API更高了一层，它实际上一个可执行程序，它的内部引用了用户编程接口（API）来实现相应的功能
Linux中文件及文件描述符概述
当打开一个现存文件或创建一个新文件时，内核就向进程返回一个文件描述符；当需要读写文件时，也需要把文件描述符作为参数传递给相应的函数。
文件描述符是一个非负的整数，它是一个索引值，并指向在内核中每个进程打开文件的记录表。
一个进程启动时，都会打开3个文件：标准输入、标准输出和标准出错处理 （从0开始，0-2）
新打开的文件的文件描述符是3
不带缓存的（系统调用）-文件访问：
1.系统调用- 创建文件
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int fd; //fd（文件描述符）
fd = creat("test.txt",S_IRUSR | S_IWUSR); //创建文件creat （参数） 创建的文件名或者选定指定位置建立文件
if (-1 == fd)
{
//printf("errno = %d\n", errno); //打印出错误字符，没个错误字符数字都有一个错误原因
perror("creat"); //把错误原因翻译成字符串
exit(100); //退出进程 退出码1
}
printf("文件创建成功 fd = %d\n", fd);
return 0;
}
在Linux敲出命令 ： ench &
可获得错误描述符
( int creat(const char *filename, mode_t mode )
filename :创建的文件名
（包含路径，缺省为当前路径）
mode：创建模式
常创建模式：
S_IRUSR 可读
S_IWUSR 可写
S_IXUSR 可执行
S_IXRWU 可读、可写、可执行 )
在linux系统中，我们可以调用man手册，查询Linux函数使用的详细信息。（eg:函数的定义，参数，返回值类型，头文件等…）
命令：man空格加上函数名称（一般）
标准的：man 2 查询linux系统的函数
man 3 查询标准C库函数
2.系统调用-打开
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
#if 0
//打开一个已经存在的文件
int fd = open("test.txt", O_RDWR); //以读写方式打开test.txt 要求文件必须存在
if (-1 == fd)
{
perror("open");
exit(1);
}
printf("文件打开成功 fd = %d\n", fd);
#endif
//创建文件，并且以读写方式打开文件
int fd = open("test.txt", O_RDWR | O_CREAT, S_IRWXU); //O_EXCL要求文件必须不存在
if(-1 == fd)
{
perror("open");
exit(1);
}
printf("文件打开成功 fd = %d\n", fd);
char buf[32] = "helloworld";
int ret = write(fd, buf, strlen(buf)); //返回实际写入的字节数 往哪写 写什么 写多少字节
if (-1 == ret)
{
perror("write");
exit(1);
}
//移动文件指针
//lseek(fd, -10, SEEK_CUR); //相对当前位置向前移动10个字节
//lseek(fd, -10, SEEK_END); //相对文件末尾向前移动10个字节
ret = lseek(fd, 0, SEEK_SET); //相对文件开头移动0个字节
printf("%d\n", ret);
//（因为文件有个文件指针，在写入时开始记录，直到写完。指针直到最后；
因此再读出来的话，因为指针在最后面，指针接着往下走是走不下去的，所以需要把文件指针重置）
memset(buf, 0, sizeof(buf)); //清空数组
ret = read(fd, buf, sizeof(buf)); //从哪读 读到哪 读多少个字节 返回实际读到的字节数
if (-1 == ret)
{
perror("read");
}
printf("read from txt %s\n", buf);
close(fd); //当我们操作完文件以后,需要关闭文件： int close(int fd)
return 0;
}
读文件
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int fd = open("test.txt", O_RDONLY);
if (-1 == fd)
{
perror("open");
exit(1);
}
char buf[32] = {0};
int ret = read(fd, buf, sizeof(buf)); //从哪读 读到哪 读多少个字节 返回实际读到的字节数
if (-1 == ret)
{
perror("read");
exit(1);
}
printf("%s\n", buf);
return 0;
}
open函数是用于打开或创建文件，在打开或创建文件时可以指定文件的属性及用户的权限等各种参数。
#include
#include
#include
int open(const char *pathname， int flags);
int open(const char *pathname， int flags, mode_t mode);
*参数：
pathname是要打开或创建的文件的名字
flags参数可用来说明此函数的多个选择项
mode对于open函数而言，仅当创建新文件时才使用第三个参数
S_RDONLY 只读打开
S_WRONLY 只写打开
S_RDWR 读、写打开
作为flags参数：
O_CREAT 若此文件不存在则创建它。使用此选择项时，需同时说明第三个参数mode，用其说明该新文件的存取权限。
O_NONBLOCK 如果pathname指的是一个块特殊文件或一个字符特殊文件，
O_EXCL 必须文件不存在
则此选择项为此文件的本次打开操作和后续的I / O操作设置非阻塞方式。
返回值：成功返回新分配的文件描述符，
出错返回-1并设置errno
系统调用-写 功能：
从文件描述符fd所指定的文件中读取length个字节到buf所指向的缓冲区中，返回值为实际读取的字节数
int write(int fd, const void * buf, size_t lengt) （往哪写 写什么 写多少字节）
系统调用-读 功能：
从文件描述符fd所指定的文件中读取length个字节到buf所指向的缓冲区中，返回值为实际读取的字节数
int read(int fd, const void buf, size_t length)
系统调用-定位 功能：
将文件读写指针相对whence移动offset个字节。操作成功时，返回文件指针相对于文件头的位置
int lseek(int fd, offset_t offset, int whence）
whence可使用下述值：
SEEK_SET：相对文件开头
SEEK_CUR：相对文件读写指针的当前位置
SEEK_END：相对文件末尾
offset可取负值，表示向前移动
查询文件的长度
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, char *argv[]) //argc代表参数的个数（限制条件），argv[]代表的是文件（因为是[]，没给定范围，所以可以填无限个）
{
if (argc != 2) //运行时./后面要跟一个参数 （共两个）
return -1;
int fd = open(argv[1], O_RDWR); //打开第二个参数（文件）以读写方式打开
if (-1 == fd)
{
perror("open");
exit(1);
}
printf("%d\n", lseek(fd, 0, SEEK_END)); //打印出文件的长度
close(fd);
return 0;
}
用系统调用函数实现拷贝的过程：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, char *argv[])
{
if (argc != 3)
return -1;
int fd_from = open(argv[1], O_RDONLY); //打开已经存在的文件
if (-1 == fd_from)
{
perror("open1");
exit(1);
}
int fd_to = open(argv[2], O_WRONLY | O_CREAT | O_EXCL, 00700); //创建并打开文件
if (-1 == fd_to)
{
perror("open2");
exit(1);
}
char buf[32] = {0};
int ret;
while ((ret = read(fd_from, buf, sizeof(buf) - 1)) > 0)
{
ret = write(fd_to, buf, ret);
if (-1 == ret)
{
perror("write");
}
memset(buf, 0, sizeof(buf));
}
close(fd_from);
close(fd_to);
return 0;
}
带缓存的（库函数）- 文件访问
标准库函数：C库函数的文件操作是独立于具体的操作系统平台的，不管是在DOS、Windows、Linux还是在VxWorks中都是这些函数。
不带缓存的I/O对是文件描述符操作，带缓存的I/O是针对流的。
标准I/O库就是带缓存的I/O，它由ANSI C标准说明。当然，标准I/O最终都会调用上面的I/O例程。
标准I/O库代替用户处理很多细节，比如缓存分配、以优化长度执行I/O等
标准I/O提供缓存的目的就是减少调用read和write的次数，它对每个I/O流自动进行缓存管理（标准I/O函数通常调用malloc来分配缓存）
它提供了三种类型的缓存 ：1 缓存. 当填满标准I/O缓存后才执行I/O操作。磁盘上的文件通常是全缓存的。
2行缓存. 当输入输出遇到新行符或缓存满时，才由标准I/O库执行实际I/O操作。stdin、stdout通常是行缓存的。
3 无缓存. 相当于read、write了。stderr通常是无缓存的，因为它必须尽快输出。
一般而言，由系统选择缓存的长度，并自动分配。标准I/O库在关闭流的时候自动释放缓存。
在标准I/O库中，一个不足之处是需要复制的数据量。
当每次使用函数fgets和fputs时，通常需要复制两次数据：
第一次是在内核和标准I/O缓存之间（当调用read和write时），
第二次是在标准I/O缓存（通常系统分配和管理）和用户程序中的行缓存（fgets的参数就需要一个用户行缓存指针）之间。
标准I\O操作打开文件
#include
#include
#include
int main()
{
FILE *fp;
//fp = fopen("test.txt", "r"); //只读方式打开，文件必须存在
//fp = fopen("test.txt", "w"); //读写方式打开，如果不存在，则创建，如果存在，则清空重写
fp = fopen("test.txt", "r+"); //读写方式打开，文件必须存在
if (NULL == fp)
{
perror("fopen");
exit(1);
}
char buf[128] = "helloworldhelloworld";
int ret = fwrite(buf, 1, strlen(buf), fp); //写什么 一块多少个字节 写多少块 往哪写
if (0 == ret)
{
perror("fwrite");
exit(1);
}
fseek(fp, 0, SEEK_SET); //成功返回0
memset(buf, 0, sizeof(buf));
ret = fread(buf, 1, sizeof(buf), fp);
if (0 == ret)
{
perror("fread");
exit(1);
}
printf("%s\n", buf);
fclose(fp);
return 0;
}
**FILE *fopen(const char filename, const char mode）
filename:打开的文件名(包含路径，缺省为当前路径)
mode: 打开模式
r, rb : 只读方式打开，文件必须已存在
w,wb : 只写方式打开，如果文件不存在则创建，如果文件已存则清空重写
a, ab: 只能在文件末尾追加数据，如果文件不存在则创建
r+，rb+,r+b: 读写方式打开，文件必须已存在
w+，w+b,wb+: 读写方式打开，如果文件不存在则创建，如果文件已存在清空重写
a+,a+b,ab+: 读和追加方式打开，如果文件不存在则创建
（b用于区分二进制文件和文本文件，这一点在DOS、Windows系统中是有区分的，但Linux不区分二进制文件和文本文件）
定义函数：
size_t fread(void * ptr,size_t size, size_t nmemb, FILE * stream）
函数说明： fread()用来从文件流中读取数据。
参数：stream为已打开的文件指针，
ptr： 指向欲存放读取进来的数据空间，
读取的字符数以参数size*nmemb来决定。
返回值： 返回实际读取到的nmemb数目。
size_t fwrite(const void * ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE * stream)
函数说明：fwrite()用来将数据写入文件流中。
参数：
stream:为已打开的文件指针，
ptr： 指向欲写入的数据地址，总共写入的字符数以 参数size*nmemb来决定。
返回值： 返回实际写入的nmemb数目
int fclose(FILE * stream);
函数说明：
fclose()用来关闭先前fopen()打开的文件。此动作会让缓冲区内的数据写入文件中，并释放系统所提供的文件资源
返回值：
若关文件动作成功则返回0，
有错误发生时则返回EOF并把错误代码存到errno
标准I/O操作的拷贝实现
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, char *argv[])
{
if (argc != 3)
return -1;
FILE *fp_from = fopen(argv[1], "r"); //打开已经存在的文件
if (NULL == fp_from)
{
perror("fopen1");
exit(1);
}
FILE *fp_to = fopen(argv[2], "w"); //创建并打开文件
if (NULL == fp_to)
{
perror("open2");
exit(1);
}
char buf[32] = {0};
int ret;
while ((ret = fread(buf, 1, sizeof(buf) - 1, fp_from)) > 0)
{
ret = fwrite(buf, 1, ret, fp_to);
if (0 == ret)
{
perror("write");
}
memset(buf, 0, sizeof(buf));
}
fclose(fp_from);
fclose(fp_to);
return 0;
}
标准I\O函数调用
对文件的读和写是最常用的文件操作。在linux Ｃ中提供了多种文件读写的函数：
字符读写函数 ：fgetc和fputc
字符串读写函数：fgets和fputs
数据块读写函数：fread和fwrite
格式化读写函数：fscanf和fprintf
#include
#include
#include
int main()
{
FILE *fp = fopen("test.txt", "r+");
if (NULL == fp)
{
perror("fopen");
exit(1);
}
fputc('x', fp); //把字符写入文件
char ch = fgetc(fp); //从文件中读取一个字符
printf("%c\n", ch);
fputs("this is xxxx", fp); //把字符串写入文件
char buf[32] = {0};
fgets(buf, 16, fp); //从文件中读取字符串
printf("%s\n", buf);
printf("%d\n", ftell(fp)); //返回文件指针的位置
char *s = "hellohello";
int num = 10000;
fprintf(fp, "** %s %d **", s, num);
memset(buf, 0, sizeof(buf));
fscanf(fp, "%s", buf); //从fp文件中获取一个字符串存放在buf中
printf("fcanf from text : %s\n", buf);
if (feof(fp) != 0) //end of file
{
printf("达到文件结尾\n");
}
else
{
printf("未到文件结尾\n");
}
fclose(fp);
return 0;
}
定义函数：
int fputc(int c,FILE * stream);
函数说明：
fputc 会将参数c 转为unsigned char 后写入参数stream 指定的文件中。
返回值：
fputc()会返回写入成功的字符，即参数c。若返回EOF则代表写入失败。
int fgetc(FILE * stream);
函数说明： fgetc()从参数stream所指的文件中读取一个字符。
若读到文件尾而无数据时便返回EOF。
返回值：fgetc()会返回读取到的字符，
若返回EOF则表示到了文件尾
int fputs(const char * s,FILE * stream);
函数说明：
fputs()用来将参数s所指的字符串写入到参数stream所指的文件内。
返回值：若成功则返回写出的字符个数，
返回EOF则表示有错误发生。
char * fgets(char * s,int size,FILE * stream);
函数说明：
fgets()用来从参数stream所指的文件内读入字符并存到参数s所指的内存空间，
直到出现换行字符读到文件尾或是已读size-1个字符为止，最后会加上NULL作为字符串结束。
返回值： fgets()若成功则返回s指针，
返回NULL则表示有错误发生
long ftell(FILE * stream);
函数说明：ftell()用来取得文件流目前的读写位置。
参数stream为已打开的文件指针。
返回值：当调用成功时则返回目前的读写位置，
若有错误则返回-1，errno会存放错误代码。
错误代码：
EBADF 参数stream无效或可移动读写位置的文件流。
int getc(FILE * stream);
函数说明:
getc()用来从参数stream所指的文件中读取一个字符。
若读到文件尾而无数据时便返回EOF。
注意：
getc()与fgetc()作用相同，但getc()为宏定义，非真正的函数调用。
返回值：
getc()会返回读取到的字符，若返回EOF则表示到了文件尾。
int putc(int c,FILE * stream);
函数说明：
putc()会将参数c转为unsigned char后写入参数stream指定的文件中。
注意：
虽然putc()与fputc()作用相同，但putc()为宏定义，非真正的函数调用。
返回值：
putc()会返回写入成功的字符，即参数c。
若返回EOF则代表写入失败。
int fprintf(FILE * stream, const char * format,…);
函数说明：
fprintf()会根据参数format字符串来转换并格式化数据，然后将结果输出到参数stream指定的文件中，
直到出现字符串结束(‘\0’)为止。
返回值：
成功则返回实际输出的字符数，
失败则返回-1，错误原因存于errno中。
In t fscanf(FILE * stream ,const char *format,…)
函数说明:
fscanf()会自参数stream的文件流中读取字符串，再根据参数format字符串来转换并格式化数据。
返回值:
成功则返回参数数目，
失败则返回-1，错误原因存于errno中。
int feof(FILE * stream);
函数说明:
feof()用来侦测是否读取到了文件尾，参数stream为fopen（）所返回之文件指针。
如果已到文件尾则返回非零值，其他情况返回0。
返回值:
返回非零值代表已到达文件尾。