C语言-系统-文件操作

1. Linux 文件

Linux 常见的文件类型：普通文件、目录文件、设备文件、管道文件、套接字和链接文件等等。它们的分别用 -、d、c、p、s和 l 表示。

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1. 普通文件
   普通文件是指普通计算机用户看到的文件，它们常驻留在磁盘的某处。通常分为文本文件和二进制文件。
   文本文件：以文本的某种编码形式存储在存储器中，它是以“行”为基本结构的一种信息组织和存储方式。
   二进制文件：以文本的二进制形式存储才在计算机中，用户一般不能直接读懂它们，只能通过相应的软件才能将其显示出来。二进制文件一般是可执行程序、图形、图像、声音等等。
2. 目录文件
   目录文件：主要目的是用于管理和组织系统中的大量文件。它存储一组相关文件的位置、大小等与文件相关的信息。
3. 设备文件
   设备文件：Linux系统把每一个I/O设备都看成一个文件，与普通文件一样处理；可以细分为块设备文件（表示文件系统高速缓存的设备，例如硬盘驱动器）和字符设备文件（表示非高速缓存的设备，例如鼠标、系统终端）。前者的存取是以一个个字符块为单位的，后者则是以单个字符为单位的。
4. 管道文件
   管道文件：主要用于在进程间传递数据。管道文件又称先进先出（FIFO）文件。管道文件只针对两个进程间的通信而设计，建立管道的时候，实际获得两个文件描述符：一个用于读取而另一个用于写入。任何写入管道写入端的数据都可以从读取端读出。
5. 套接字文件
   套接字文件：类似于管道文件。管道文件用于本地通信，而套接字允许网络上的通信。
6. 链接文件
   链接文件：这个文件包含了另一个文件的路径名。被连接的文件可以是任意文件和目录，可以连接不同文件系统的文件，链接文件甚至可以连接不存在的文件，这就产生“断链”的问题，链接文件甚至可以循环链接自己。

2. 文件的操作

Linux 最常用的文件操作系统调用包括：创建、打开文件 open()和create()，关闭文件close()，读取文件read()，写入文件write()，移动文件指针lseek()，文件控制fcntl()和access()。

1. 创建打开文件

open()：
头文件：#include//
函数的一般形式：

    int open(const char * pathname, int flags);
    int open(const char * pathname, int flags, mode_t mode);

参数设置：

1. pathname：是文件路径
2. flags：文件打开的方式

O_RDONLY 以只读方式打开文件
O_WRONLY 以只写方式打开文件
O_RDWR 以可读写方式打开文件. 上述三种旗标是互斥的, 也就是不可同时使用, 但可与下列的旗标利用OR(|)运算符组合.
O_CREAT 若欲打开的文件不存在则自动建立该文件.
O_EXCL 如果O_CREAT 也被设置, 此指令会去检查文件是否存在. 文件若不存在则建立该文件, 否则将导致打开文件错误. 此外, 若O_CREAT 与O_EXCL 同时设置, 并且欲打开的文件为符号连接, 则会打开文件失败.
O_NOCTTY 如果欲打开的文件为终端机设备时, 则不会将该终端机当成进程控制终端机.
O_TRUNC 若文件存在并且以可写的方式打开时, 此旗标会令文件长度清为0, 而原来存于该文件的资料也会消失.
O_APPEND 当读写文件时会从文件尾开始移动, 也就是所写入的数据会以附加的方式加入到文件后面.
O_NONBLOCK 以不可阻断的方式打开文件, 也就是无论有无数据读取或等待, 都会立即返回进程之中.
O_NDELAY 同O_NONBLOCK.
O_SYNC 以同步的方式打开文件.
O_NOFOLLOW 如果参数pathname 所指的文件为一符号连接, 则会令打开文件失败.
O_DIRECTORY 如果参数pathname 所指的文件并非为一目录, 则会令打开文件失败 //注：此为Linux2. 2 以后特有的旗标, 以避免一些系统安全问题. 

3. mode: 则有下列数种组合, 只有在建立新文件时才会生效, 此外真正建文件时的权限会受到umask 值所影响, 因此该文件权限应该为 (mode-umaks)。

S_IRWXU00700 权限, 代表该文件所有者具有可读、可写及可执行的权限.
S_IRUSR 或S_IREAD, 00400 权限, 代表该文件所有者具有可读取的权限.
S_IWUSR 或S_IWRITE, 00200 权限, 代表该文件所有者具有可写入的权限.
S_IXUSR 或S_IEXEC, 00100 权限, 代表该文件所有者具有可执行的权限.
S_IRWXG 00070 权限, 代表该文件用户组具有可读、可写及可执行的权限.
S_IRGRP 00040 权限, 代表该文件用户组具有可读的权限.
S_IWGRP 00020 权限, 代表该文件用户组具有可写入的权限.
S_IXGRP 00010 权限, 代表该文件用户组具有可执行的权限.
S_IRWXO 00007 权限, 代表其他用户具有可读、可写及可执行的权限.
S_IROTH 00004 权限, 代表其他用户具有可读的权限
S_IWOTH 00002 权限, 代表其他用户具有可写入的权限.
S_IXOTH 00001 权限, 代表其他用户具有可执行的权限.

返回值：成功返回文件描述符，失败返回 -1。
错误代码：

EEXIST 参数pathname 所指的文件已存在, 却使用了O_CREAT 和O_EXCL 旗标.
EACCESS 参数pathname 所指的文件不符合所要求测试的权限.
EROFS 欲测试写入权限的文件存在于只读文件系统内.
EFAULT 参数pathname 指针超出可存取内存空间.
EINVAL 参数mode 不正确.
ENAMETOOLONG 参数 pathname 太长.
ENOTDIR 参数pathname 不是目录.
ENOMEM 核心内存不足.
ELOOP 参数pathname 有过多符号连接问题.
EIO I/O 存取错误.

2. 关闭文件

close()：
头文件：#include
函数的一般形式：int close(int fd);
参数设置：

fd:想要关闭的文件的文件描述。

返回值：成功返回0，失败返回 -1。
错误代码：EBADF 参数fd 非有效的文件描述词或该文件已关闭。

3. 读取文件

read()：
头文件：#include
函数的一般形式：ssize_t read(int fd, void * buf, size_t count);
参数设置：

fd：要读取的文件的文件描述；
buf：读取的字符放在buf指针所指的内存中；
count：要读取的字符数。

返回值：成功返回读取的实际字节数，失败返回 -1。
错误代码：

EINTR 此调用被信号所中断.
EAGAIN 当使用不可阻断I/O 时(O_NONBLOCK), 若无数据可读取则返回此值.
EBADF 参数fd 非有效的文件描述词, 或该文件已关闭.

4. 写入文件

write()：
头文件：#include
函数的一般形式：ssize_t write (int fd, const void * buf, size_t count);
参数设置：

fd：要写入文件的文件描述；
buf：写入的字符放在buf指针所指的内存中；
count：要写入的字符数。

返回值：成功返回写入的实际字节数，失败返回 -1。
错误代码：

EINTR 此调用被信号所中断.
EAGAIN 当使用不可阻断I/O 时 (O_NONBLOCK), 若无数据可读取则返回此值.
EADF 参数fd 非有效的文件描述词, 或该文件已关闭.

5. 文件随机存取

lseek()：
头文件：#include #include
函数的一般形式：off_t lseek(int fildes, off_t offset, int whence);
参数设置：

fildes：已打开的文件描述符
offset：根据参数whence来移动读写位置的位移数。
whence：文件内容指针的位置

    SEEK_SET 参数offset 即为新的读写位置.
    SEEK_CUR 以目前的读写位置往后增加offset 个位移量.
    SEEK_END 将读写位置指向文件尾后再增加offset 个位移量. 当whence 值为SEEK_CUR 或SEEK_END 时, 参数offet 允许负值的出现.

返回值：当调用成功时则返回目前的读写位置, 也就是距离文件开头多少个字节. 若有错误则返回-1。

// 常用的使用方法：
1) 欲将读写位置移到文件开头时:lseek(int fildes, 0, SEEK_SET);
2) 欲将读写位置移到文件尾时:lseek(int fildes, 0, SEEK_END);
3) 想要取得目前文件位置时:lseek(int fildes, 0, SEEK_CUR);

3. 案例

#include 
#include   //exit
#include  //memset
#include   // read(),write(),close()
// open()
#include 
#include 
#include 
int main()
{
  int fd = -1， num = -1;
  char buf[10];
  fd = open("./myfile.text", O_RDWD | O_CREAT); //打开文件，若没有文件，则在当前目录下创建该文件
  if (-1 == fd)
  {
    perror("open:");
    exit(1);
  }
  printf("input buf[10]:");
  scanf("%s", buf);
  write(fd, buf, sizeof(buf));  //写入文件当中
  memset(buf, '\0', 10); //清空buf[10]
  printf("after clear buf:%s\n", buf);
  lseek(fd, 0, SEEK_SET); //文件指针跳转到文件头
  num = read(fd, buf, sizeof(buf)); //读取文件中的内容
  if (-1 == num)
  {
    perror("read:");
    exit(1);
  }
  printf("read ./myfile.text message num :%d\n", num);
  close(fd);  //关闭文件描述符
  return 0;
}