Linux 学习记录22(IO篇)

Linux 学习记录22(IO篇)

一、关于光标位置相关的函数 (fseek、ftell、rewind)

1. fseek

函数原型：int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
功能：修改文件光标位置
参数1：要修改光标的文件
参数2:偏移量
	>0:表示向后偏移
	=0:不偏移
	<0:表示向前偏移
参数3:偏移的起始位置
	SEEK_SET:文件的开头
	SEEK_CUR:当前位置
	SEEK END:文件结尾
返回值：成功返回，失败返回-1并置位错误码
=============================================================
int main(int argc, char const *argv[])
{ 
    FILE* fp1 = NULL;
    if((fp1=fopen("./file01.txt","w+")) == NULL)
    {//打开文件写数据
        perror("open file");
        return -1;
    }
    fprintf(fp1,"1: hello word\r\n");//写入一行，光标向后偏移
    fprintf(fp1,"2: hello word\r\n");//写入一行，光标向后偏移
    fprintf(fp1,"3: hello word\r\n");//写入一行，光标向后偏移
    fprintf(fp1,"4: hello word\r\n");//写入一行，光标向后偏移
    fseek(fp1,0,SEEK_SET);//光标定位到文件开头,不偏移
    fgets(str1,sizeof(str1),fp1);
    fclose(fp1);
    printf("%s\r\n",str1);
    return 0;
}

2. ftell

以'a'或'a+'的形式打开的文件不能更改光标位置
但是以'a+'的形式打开的文件能够修改读光标

函数原型：long ftel(FILE *stream);
功能：获取光标当前位置
参数1：文件指针
返回值：返回光标所在位置
============================================
int main(int argc, char const *argv[])
{ 
    FILE* fp1 = NULL;
    if((fp1=fopen("./file01.txt","w+")) == NULL)
    {//打开文件写数据
        perror("open file");
        return -1;
    }
    fprintf(fp1,"1: hello word\r\n");//写入一行，光标向后偏移
    fprintf(fp1,"2: hello word\r\n");//写入一行，光标向后偏移
    fprintf(fp1,"3: hello word\r\n");//写入一行，光标向后偏移
    fprintf(fp1,"4: hello word\r\n");//写入一行，光标向后偏移
    printf("当前光标位置为：%ld\r\n",ftell(fp1));
    fclose(fp1);
    printf("%s\r\n",str1);
    return 0;
}

3. rewind

函数原型：void rewind(FILE *stream);
功能：将文件指针回到文件的开头。
参数1：指定文件指针
返回值：无返回值

二、文件IO

需要使用的库

#include 
#include 
#include 
#include 

文件IO：基于系统调用得方式，只要调用文件IO得接口，程序就会从用户空间向内核空间进行一次交互
效率相较于标准IO较低，因为没有缓冲区

文件IO的接口

open、read、write、close、Iseek…

1. 文件描述符

文件描述符：

1. 文件描述符是一个大于等于0的非负整数，使用open打开一个文件后，就会返回该文件的描述符，在之后想要操作文件，只需通过该文件描述符即可
2. 在一个正在执行的程序中，默认打开了三个文件描述符0(stdin)、1(stdout)、2(stderr)
3. 文件描述符的使用原则: 最小末分配原则
4. 一个程序中的文件描述符的最大承载量默认为1024

int main(int argc, char const *argv[])
{ 
    printf("fileno of stdin = %d\n", stdin->_fileno);
    printf("fileno of stdout = %d\n", stdout->_fileno);
    printf("fileno of stderr = %d\n", stderr->_fileno);
    return 0;
}
输出>>
fileno of stdin = 0
fileno of stdout = 1
fileno of stderr = 2

2. open函数的使用

int open(const char *pathname, int flags);//无需创建文件
int open(const char *pathname, int flags, mode t mode);//需要创建文件
功能:打开一个文件
参数1: 文件路径，跟fopen的第一个参数一致
参数2:打开方式
	1: O_RDONLY 只读 2: O_WRONLY 只写 3: O_RDWR 读写
	===============以上一个必须选择其中一个，下面的可以作为选加====================
	1. O_CREAT:如果文件不存在，创建一个文件，如果加了该选项，那么第三个参数也必须要加
	2. O_APPEND: 追加写
	3. O_TRUNC:如果文件存在，则清空内容
	4. O_EXCL: 判断文件是否已经存在，如果已经存在了，则open函数会置位错误码为: EEXIST，跟0 CREAT
	5. 使用例子"w+"-> O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC
参数3: 掩码 文件权限，创建文件时的权限
	目录的最大权限:0777
	普通文件的最大权限是:0666
	最终的权限是给定的(mode & rumask)
	umask:是系统给定的黑认的掩码
	更改掩码的指令：umask 数字
返回值:成功返回打开文件的文件描述符，失败返回-1
=========================================================================================
int main(int argc, char const *argv[])
{
    int fb = 0;
    if((fb=open("01open.txt",O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC,0777) == -1))
    {//文件打开失败
        perror("open file: ");
        return 1;
    }

    close(fb);//关闭文件
    return 0;
}
=========================================================================================
int main(int argc, char const *argv[])
{
    int fb = 0;
    if((fb=open("02open.txt",O_RDWR|O_CREAT|O_EXCL) == -1))
    {//文件打开失败
        if(errno == EEXIST)
        {
            printf("文件已存在，无需重新创建\r\n");
            fb = open("02open.txt",Rp);
        }else
        {
            perror("open file");return -1;
        }
        return 1;
    }

    close(fb);//
    return 0;
}

掩码的相关表格

使用宏：

#define R O_RDONLY
#define W O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC
#define A O_WRONLY|O_CREAT|O_ACCMODE
#define Rp O_RDWR
#define Wp O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC
#define Ap O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC

3. umask

umask是创建文件时的掩码，默认为0002，对其他用户没有写功能
查看umask

修改umask

4. close的使用

头文件：
#include 
函数原型：int close(int fd);
功能:关闭一个文件参数:要关闭文件的文件描述符
返回值: 成功返回e，失败返回-1并置位错误码
===========================================
close(1);

5. read函数的使用

函数原型：ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
功能：从给定文件中读取从count个数据到buf中
参数1：被读取文件
参数2：读取后的数据容器，是一个万能指针，可以读取任意类型的数据
参数3：读取的数量
返回值：返回值>0读取的个数，返回值=0文件读取结束，失败返回-1并置位错误码

6. write函数的使用

函数原型：ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
功能：向给定文件中写入buf中的count个数据到fdq中
参数1：被写文件
参数2：读取后的数据容器，是一个万能指针，可以读取任意类型的数据
参数3：读取的数量
返回值：返回值>0读取的个数，返回值=0文件读取结束，失败返回-1并置位错误码

7. 文件IO中的lseek函数

函数原型：off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
功能：移动光标位置
参数1：文件描述符
参数2：偏移量
参数3：偏移的起始位置
	1. SEEK_SET:文件开头
	2. SEEK_CUR:当前位置
	3. SEEK_END:文件末尾
返回值：失败返回-1，并置位错误码，超过返回光标当前位置到文件开头的偏移量                                                                                                                                                                                                                       

三、文件描述符拷贝问题

1. 文件描述符的直接拷贝

使用变量拷贝文件描述符，其实只是拷贝变量的值，并没有产生新的文件描述符，只是在程序中多了一个变量，记录该文件描述符而已，所以无论操作哪个变量，都是对该文件描述符的操作，使用的是同一个光标

#include

int main(int argc, const char *argv[])
{
    int fd1;
    //以只读的形式打开一个文件
    if((fd1 = open("./open.txt", O_RDONLY)) == -1)
    {
        perror("open file");
        return -1;
    }
    //定义容器
    char buf[10] = "";
    int ret = read(fd1, buf, sizeof(buf));
    write(1, buf, ret);            //向终端打印数据
    printf("\n");
    int fd2 = fd1;         //将文件描述符直接拷贝
    printf("fd1 = %d, fd2 = %d\n", fd1, fd2);
    char buf1[10];
    ret = read(fd2, buf1, sizeof(buf1));
    write(1, buf1, ret);//如果终端上输出的跟fd1输出结果一致
                        //说明两个文件使用的是不同光标
                        //如果不一致，说明两个文件使用的是同一光标
    return 0;
}

2. 文件描述符拷贝之dup函数

文件原型：int dup(int oldfd);
功能:通过给定的旧文件描述符，拷贝出一个新文件描述符
参数:旧文件描述符
返回值:成功返回:新文件描述符，使用最小未使用原则
	失败返回-1并置位错误码
===================================================================
int main(int argc, char const *argv[])
{
    int fd1 = 0;
    int fd2 = 0;
    int ret = 0;
    char str[5] = {0};
    if((fd1 = open("./file01.txt",R)) == -1)
    {//文件打开失败
        perror("open file");
        return -1;
    }
    fd2 = dup(fd1);//拷贝出一个新的文件描述符，其大小为最小的未使用的描述符
    printf("fd1 = %d fd2: %d \r\n",fd1,fd2);
    close(fd1);
    close(fd2);
    return 0;
}
输出>>
fd1 = 3 fd2: 4

3. 使用open多次打开同一个文件

两个文件描述符不共享光标

int main(int argc, char const *argv[])
{
    int fd1 = 0;
    int fd2 = 0;
    int ret = 0;
    char str[5] = {0};
    
    if((fd1 = open("./file01.txt",R)) == -1)
    {//文件打开失败
        perror("open file");
        return -1;
    }
    if((fd2 = open("./file01.txt",R)) == -1)
    {//文件打开失败
        perror("open file");
        return -1;
    }

    printf("fd1 = %d fd2: %d \r\n",fd1,fd2);

    close(fd1);
    close(fd2);

    return 0;
}
输出>>
fd1 = 3 fd2: 4 

4. 文件描述符拷贝函数之dup2函数

函数原型：int dup2(int oldfd, int newfd);
函数功能：它将文件描述符oldfd复制到文件描述符newfd上，如果newfd已经打开，则先将其关闭。
		dup2返回的是复制后的文件描述符newfd
参数1：旧的文件描述符
参数2：新的文件描述符
返回值：如果出现错误则返回-1。
=======================================================================
dup2(fd, STDIN_FILENO); // 将fd重定向到标准输入
dup2(fd, STDOUT_FILENO); // 将fd重定向到标准输出
dup2(fd, STDERR_FILENO); // 将fd重定向到标准错误

通过文件描述符获取文件名

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
int main(int argc, char const *argv[])
{
    int fd1 = 0;
    int fd2 = 0;
    int ret = 0;
    char str[50] = {0};
    char file_path[100] = {0};
    
    if((fd1 = open("./file01.txt",R)) == -1)
    {//文件打开失败
        perror("open file");
        return -1;
    }
    
    snprintf(str,sizeof(str), "/proc/self/fd/%d", fd1);
    readlink(str,file_path,sizeof(file_path)-1);

    printf("%s\n",file_path);

    close(fd1);
    close(fd2);

    return 0;
}
输出>>
/home/ubuntu/Desktop/learn/IO/5_26/file01.txt

思维导图

练习

1. 使用read、write实现两个文件的拷贝

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define R O_RDONLY
#define W O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC
#define A O_WRONLY|O_CREAT|O_ACCMODE
#define Rp O_RDWR
#define Wp O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC
#define Ap O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC

int main(int argc, char const *argv[])
{
    int fd1 = 0;
    int fd2 = 0;
    int ret = 0;
    int cnt = 0;
    char str[5] = {0};
    if((fd1 = open("./file01.txt",R)) == -1)
    {//文件打开失败
        perror("open file");
        return -1;
    }
    if((fd2 = open("./file02.txt",W,0666)) == -1)
    {//文件打开失败
        perror("open file");
        return -1;
    }
    do
    {
        ret = read(fd1,str,sizeof(str));
        cnt+=ret;
        write(fd2,str,ret);
    }while(ret);

    printf("文件大小: %d\n",cnt);

    close(fd1);
    close(fd2);
    return 0;
}