0731|IO进程线程day3（标准IO函数3+文件IO函数）
目录
一、思维导图
二、标准IO函数（时间相关的函数）
2.1 time
2.2 localtime
练习：利用time和localtime循环显示时间
三、文件IO函数
3.1 文件描述符
3.1.1 概念
3.1.2 特殊的文件描述符
3.1.3 文件描述符的总量
3.2 文件IO的函数
1） open
练：创建一个权限为777的文件
2） umask
练：用umask函数 创建一个权限为777的文件
3） close
4） write
练：将字符串写入文件中
5） read
练1：用read和write函数实现 拷贝文件到终端（两种方法）
练2：用read和write函数实现 拷贝图片
6） lseek
练1：用lseek函数 计算文件大小
练2：用read函数 计算文件大小
3.3 获取文件属性
1）stat
2）提取文件的权限
练：文件权限提取 并打印
三、作业
3.1 【read】计算文件大小
3.2 【使用循环】文件权限提取并打印
一、思维导图
二、标准IO函数（时间相关的函数）
2.1 time
功能：从1970-1-1日至今的秒数；
原型:#includetime_t time(time_t *tloc); 参数：
time_t *tloc：若不为空，则1970-1-1日至今的秒数同样会被存储到该指针指向的内存空间中；
返回值：
成功，返回1970-1-1日至今的秒数;
失败，返回((time_t) -1)，更新errno;
使用方式：
time_t t = time(NULL);
printf("%ld\n", t);
time_t pt;
time(&pt);
printf("%ld\n", pt);2.2 localtime
功能：将1970-1-1日至今的秒数转换成日历格式；
原型：
#includestruct tm *localtime(const time_t *timep); 参数： time_t *timep： 指定要转换成日历格式的秒数的首地址；
返回值：
成功，返回结构体指针; vi -t tm可以查看struct tm 成员 或者man手册往下翻
失败，返回NULL；更新errno;
结构体成员：
struct tm {
int tm_sec; /* Seconds (0-60) */ 秒
int tm_min; /* Minutes (0-59) */ 分
int tm_hour; /* Hours (0-23) */ 时
int tm_mday; /* Day of the month (1-31) */ 日
int tm_mon; /* Month (0-11) */ 月= tm_mon+1
int tm_year; /* Year - 1900 */ 年= tm_year+1900
int tm_wday; /* Day of the week (0-6, Sunday = 0) */ 星期
int tm_yday; /* Day in the year (0-365, 1 Jan = 0) */ 一年中的第几天
};
练习：利用time和localtime循环显示时间
#include
#include
#include
int main(int argc, const char *argv[])
{
time_t t=0;
struct tm* info=NULL;
while(1)
{
t = time(NULL);
info = localtime(&t);
printf("%d-%02d-%0d %02d:%02d:%02d\r", \
info->tm_year+1900, info->tm_mon+1, info->tm_mday, \
info->tm_hour, info->tm_min, info->tm_sec);
fflush(stdout);
sleep(1);
}
return 0;
}
三、文件IO函数
注意点：
- 文件IO是不带缓冲区的
- 文件IO函数是由操作系统提供的，与操作系统绑定，又称之为系统调用。
- 标准IO是通过流指针维护一个文件，文件IO是通过文件描述符来维护一个文件。
3.1 文件描述符
3.1.1 概念
- 尝试打开一个文件的时候，系统会自动给这个文件分配一个编号，用这个编号来描述这个文件。这个编号就是文件描述符。
- 文件描述符的本质：数组下标。在main函数启动前，操作系统会帮助我们在用户空间创建一个数组（文件描述符表），且容量默认为1024. 范围是[0, 1023]
- 文件描述符申请原则：从小到大依次遍历，直到遇到没有被使用的文件描述符
3.1.2 特殊的文件描述符
| 特殊的流指针 |
特殊的文件描述符 |
|
| FILE* stdin |
stdin->_fileno |
0 |
| FILE* stdout |
stdout->_fileno |
1 |
| FILE* stderr |
stderr->_fileno |
2 |
3.1.3 文件描述符的总量
默认是1024个
- 循环打开不关闭，直到超出打开上限，得到文件描述符总量。
- getdtablesize()函数：获取操作系统的文件描述符总量。 printf("%d\n", getdtablesize());
3.2 文件IO的函数
open / close
read / write
lseek1） open
功能：打开一个文件；
原型：
#include#include #include int open(const char *pathname, int flags); int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode); 参数：
char *pathname：指定要打开的文件的路径和名字；
int flags：打开方式
O_RDONLY 只读；
O_WRONLY 只写；
O_RDWR 读写；
----以上三种必须包含一种----------
O_APPEND 追加方式打开；
O_TRUNC 清空，若文件存在，且是一个普通文件，且以写的方式打开；
O_CREAT 若文件不存在，则创建一个普通文件。
若有多个选项合成一个打开方式，则用按位或连接：
"w"：O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC
mode_t mode：用来指定文件创建的时候的权限，例如：0664
若flags中包含了O_CREAT或者O_TMPFILE的时候，就必须写mode参数；
若flags没有O_CREAT或者O_TMPFILE的时候，会忽略mode参数；
返回值：
成功，返回文件描述符，
失败，返回-1，更新errno;
标准IO中的 r r+ w w+ a a+，用文件IO中的flags进行组合。
┌─────────────┬───────────────────────────────┐
│fopen() mode │ open() flags │
├─────────────┼───────────────────────────────┤
│ r │ O_RDONLY │
├─────────────┼───────────────────────────────┤
│ w │ O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC │
├─────────────┼───────────────────────────────┤
│ a │ O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND │
├─────────────┼───────────────────────────────┤
│ r+ │ O_RDWR │
├─────────────┼───────────────────────────────┤
│ w+ │ O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC │
├─────────────┼───────────────────────────────┤
│ a+ │ O_RDWR | O_CREAT | O_APPEND │
└─────────────┴───────────────────────────────┘
练：创建一个权限为777的文件
输入0777
结果为0775
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, const char *argv[])
{
int fd = open("./open.txt", O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0777);//出现775
if(fd <0)
{
ERR_MSG("open");
return -1;
}
printf("open success\n");
return 0;
}
2） umask
i）umask是什么？
文件权限掩码，目的就是影响文件创建时候的权限。可以通过设置umask的值保证某些用户肯定没有某些权限。
ii）获取umask的值
终端输入：umask
iii）修改umask的值
- 终端输入： umask 0 只在设置终端有效
- umask()函数
#include#include mode_t umask(mode_t mask); umask(0);
练：用umask函数 创建一个权限为777的文件
输入0777
结果为0777
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc, const char *argv[])
{
//将本程序的umake的值改为0
umask(0);
int fd = open("./open.txt", O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0777);
if(fd <0)
{
ERR_MSG("open");
return -1;
}
printf("open success\n");
if(close(fd) < 0)
{
ERR_MSG("close");
return -1;
}
printf("关闭成功\n");
return 0;
}
3） close
功能：关闭文件; 释放文件描述符;
原型：
#includeint close(int fd); 参数： int fd：指定要关闭的文件描述符;
返回值：
成功，返回0；
失败，返回-1，更新errno;
//关闭文件
if(close(fd) < 0)
{
ERR_MSG("close");
return -1;
}4） write
功能：将数据写入到文件中;
原型：
#includessize_t write(int fd, const void *buf, size_t count); 参数：
int fd：指定要将数据写入到哪个文件中，填对应的文件描述符；
void *buf：指定要输出的数据的首地址，可以是任意类型数据；
size_t count：指定要输出的数据字节数；
返回值：
成功，返回成功输出的字节数；
失败，返回-1，更新errno；
注意：write函数指定写多少个字节，就会从内存中拿多少个字节，写入到文件中，即使越界
练：将字符串写入文件中
#include
#include
int main(int argc, const char *argv[])
{
//将本程序的umake的值改为0
umask(0);
//以w的形式打开
int fd = open("./open.txt", O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0777);
if(fd <0)
{
ERR_MSG("open");
return -1;
}
printf("open success\n");
ssize_t res = 0;
char buf[20]= "hello world";
res = write(fd, buf, sizeof(buf));
printf("res = %ld\n", res);
if(close(fd) < 0)
{
ERR_MSG("close");
return -1;
}
printf("关闭成功\n");
return 0;
}
5） read
功能：从文件中读取数据；
原型：
#includessize_t read(int fd, void *buf, size_t count); 参数：
int fd：指定要从哪个文件中读取数据，填对应的文件描述符；
void *buf：指定要将读取到的数据存储到那块空间中，可以是任意类型数据;
size_t count：指定要读取的数据字节数;
返回值：
>0, 成功，返回成功读取的字节数;
=0, 文件读取完毕;
=-1, 失败，返回-1，更新errno;
练1：用read和write函数实现 拷贝文件到终端（两种方法）
#include
#include
int main(int argc, const char *argv[])
{
//将本程序的umake的值改为0
umask(0);
//以a的形式打开
int fd = open("./01_fileno.c", O_RDONLY);
if(fd <0)
{
ERR_MSG("open");
return -1;
}
printf("open success\n");
ssize_t res = 0;
char buf[128]= "";
while(1)
{
bzero(buf,sizeof(buf));
res = read(fd, buf, sizeof(buf));
if(0 == res)
{
break;
}
//将数据写入到终端，写的个数为实际读取到的字节数
write(1, buf, res);
}
#if 0
while(1)
{
bzero(buf,sizeof(buf));
res = read(fd, buf, sizeof(buf)-1);
if(0 == res)
break;
printf("%s", buf);
}
printf("拷贝完毕\n");
#endif
//关闭文件
if(close(fd) < 0)
{
ERR_MSG("close");
return -1;
}
printf("关闭成功\n");
return 0;
}
练2：用read和write函数实现 拷贝图片
用read和write函数实现，拷贝图片。
提示ls -l 查看图片类型
eog 图片 ---- >打开图片
思路：
- ls-l查看图片类型
- 打开两个文件
- 读一次写一次拷贝
- 关闭文件
- eog +图片名.png 【打开图片】
#include
#include
int main(int argc, const char *argv[])
{
//以读的方式打开源文件
int fd_r=open("1.png",O_RDONLY);
if(fd_r < 0)
{
ERR_MSG("open");
return -1;
}
printf("open success\n");
//以写的方式打开目标文件
int fd_w=open("2.png",O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0664);
if(fd_w < 0)
{
ERR_MSG("open");
return -1;
}
printf("open success\n");
size_t res =0;
char buf[128]= "";
//读一次写一次
while(1)
{
bzero(buf,sizeof(buf));
res = read(fd_r, buf, sizeof(buf));
if(0 == res)
break;
//读多少个就写几个
if(write(fd_w, buf, res) <0)
{
ERR_MSG("write");
return -1;
}
}
printf("拷贝成功\n");
//关闭源文件
if(close(fd_r)<0)
{
ERR_MSG("close");
return -1;
}
printf("fd_r关闭成功\n");
//关闭目标文件
if(close(fd_w)<0)
{
ERR_MSG("close");
return -1;
}
printf("fd_w关闭成功\n");
return 0;
}
6） lseek
功能：修改文件偏移量；
原型：
#include#include off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence); 参数：
int fd：文件描述符;
off_t offset：距离whence参数指定的偏移量。往前偏移填负数， 往后偏移填正数
int whence：
SEEK_SET，文件开头位置
SEEK_CUR, 文件当前位置
SEEK_END，文件结尾位置
注意：
若偏移量在文件开头，能否继续往前偏移 ---》 不行
若偏移量在文件结尾，能否继续往后偏移 ---》可以
返回值：
成功，修改偏移量后，文件当前位置距离文件开头的偏移量；
失败，返回-1，更新errno；
//计算文件大小
off_t size = lseek(fd_r, 0, SEEK_END);
printf("size=%ld\n", size);练1：用lseek函数 计算文件大小
#include
#include
int main(int argc, const char *argv[])
{
//以读的方式打开源文件
int fd=open("1.png",O_RDONLY);
if(fd < 0)
{
ERR_MSG("open");
return -1;
}
printf("open success\n");
off_t size = lseek(fd, 0, SEEK_END);
printf("size=%ld\n", size);
//关闭
if(close(fd)<0)
{
ERR_MSG("close");
return -1;
}
printf("关闭成功\n");
return 0;
}
练2：用read函数 计算文件大小
#include
#include
int main(int argc, const char *argv[])
{
//以读的方式打开源文件
int fd=open("1.png",O_RDONLY);
if(fd < 0)
{
ERR_MSG("open");
return -1;
}
printf("open success\n");
//偏移到文件结尾
off_t size = lseek(fd, 0, SEEK_END);
printf("size=%ld\n", size);
char buf[128] = "";
ssize_t count=0, res=0;
//将偏移量移到文件开头
lseek(fd, 0,SEEK_SET);
//读一次记一次
while(1)
{
bzero(buf, sizeof(buf));
res = read(fd, buf, sizeof(buf));
if(0 == res)
break;
count+=res;
}
printf("count=%ld\n",count);
//关闭
if(close(fd)<0)
{
ERR_MSG("close");
return -1;
}
printf("关闭成功\n");
return 0;
} 
3.3 获取文件属性
1）stat
功能：获取文件的属性；
原型：
#include#include #include int stat(const char *pathname, struct stat *statbuf); 参数：
char *pathname：指定要获取属性的文件路径以及名字;
struct stat *statbuf：存储获取到的属性;
返回值：
成功，返回0；
失败，返回-1，更新errno;
结构体成员：
vi -t stat 或者 man手册往下翻
struct stat {
ino_t st_ino; /* Inode number */ inode号
mode_t st_mode; /* File type and mode */ 文件类型和权限
nlink_t st_nlink; /* Number of hard links */ 硬链接数
uid_t st_uid; /* User ID of owner */ 用户的uid
gid_t st_gid; /* Group ID of owner */ 组用户的gid
off_t st_size; /* Total size, in bytes */ 文件大小
struct timespec st_atim; /* Time of last access */ 最后一次被访问的时间
struct timespec st_mtim; /* Time of last modification */ 最后一次被修改的时间
struct timespec st_ctim; /* Time of last status change */ 最后一次改变状态的时间
#define st_atime st_atim.tv_sec /* Backward compatibility */
#define st_mtime st_mtim.tv_sec
#define st_ctime st_ctim.tv_sec
};
2）提取文件的权限
mode_t st_mode 本质上是一个unsigned int类型，里面存储了文件的类型和权限。
st_mode中其中低9bits存储了文件的权限：[0bit - 8bit]
mode: 0100664 ---> rw-rw-r-- 664----> 110 110 100 ---> 0664 100 000 000 ---> 0400 ------------ 100 000 000 ===> 0400结果不等于0，需要打印'r'。否则打印'-' 664----> 110 110 100 ---> 0664 010 000 000 ---> 0200 ------------ 010 000 000 ===> 0200结果不等于0，需要打印'w'。否则打印'-' 664----> 110 110 100 ---> 0664 001 000 000 ---> 0100 ------------ 000 000 000 ===> 0000结果等于0，需要打印'-'。否则打印'x'
练：文件权限提取 并打印
#include
#include
void get_filePermission(mode_t m)
{
if(m & 0400)
putchar('r');
else
putchar('-');
if(m & 0200)
putchar('w');
else
putchar('-');
if(m & 0100)
putchar('x');
else
putchar('-');
///
if(m & 0040)
putchar('r');
else
putchar('-');
if(m & 0020)
putchar('w');
else
putchar('-');
if(m & 0010)
putchar('x');
else
putchar('-');
/
if(m & 0004)
putchar('r');
else
putchar('-');
if(m & 0002)
putchar('w');
else
putchar('-');
if(m & 0001)
putchar('x');
else
putchar('-');
}
int main(int argc, const char *argv[])
{
struct stat buf;
if(stat("./01_fileno.c",&buf) < 0 )
{
ERR_MSG("stat");
return -1;
}
//文件的类型和权限
printf("mode:0%o\n", buf.st_mode);
get_filePermission(buf.st_mode);
putchar(10);
//文件的硬链接数
printf("link:%ld\n", buf.st_nlink);
//文件的所属用户
printf("uid:%d\n", buf.st_uid);
//文件所属组用户
printf("gid:%d\n", buf.st_gid);
//文件大小
printf("size:%ld\n", buf.st_size);
//文件的修改时间
printf("time:%ld\n", buf.st_ctime);
//文件的名字
return 0;
}
三、作业
3.1 【read】计算文件大小
#include
#include
int main(int argc, const char *argv[])
{
//以读的方式打开源文件
int fd=open("1.png",O_RDONLY);
if(fd < 0)
{
ERR_MSG("open");
return -1;
}
printf("open success\n");
//偏移到文件结尾
off_t size = lseek(fd, 0, SEEK_END);
printf("size=%ld\n", size);
char buf[128] = "";
ssize_t count=0, res=0;
//将偏移量移到文件开头
lseek(fd, 0,SEEK_SET);
//读一次记一次
while(1)
{
bzero(buf, sizeof(buf));
res = read(fd, buf, sizeof(buf));
if(0 == res)
break;
count+=res;
}
printf("count=%ld\n",count);
//关闭
if(close(fd)<0)
{
ERR_MSG("close");
return -1;
}
printf("关闭成功\n");
return 0;
}
3.2 【使用循环】文件权限提取并打印
方法一：
void get_filePermission(mode_t m)
{
char buf[]="rwx";
for(int i=0;i<9;i++)
{
if( (m & (0400)>>i) == 0)
{
putchar('-');
continue;
}
printf("%c",buf[i%3]);
}
putchar(10);
}方法二：
void get_filePermission(mode_t m)
{
char buf[]="rwx";
for(int i=0;i<9;i++)
{
if( (m & (0400)>>i) == 0)
{
putchar('-');
continue;
}
switch(i%3)
{
case 0:putchar('r');break;
case 1:putchar('w');break;
case 2:putchar('x');break;
}
}
putchar(10);
}
方法三：
思路：
- 需要打印的权限共分为3组，可通过进制右移取得一组的结果
- 循环三次即可得出3组的结果
- 详细参考2.9的get_filePermission函数
#include
#include
void get_filePermission(mode_t m)
{
int i=0;
mode_t mask=0400;
for(i=0;i<3;i++) //共三组
{
if(m & mask)
putchar('r');
else
putchar('-');
mask >>= 1; //右移一位
if(m & mask)
putchar('w');
else
putchar('-');
mask >>= 1; //右移一位
if(m & mask)
putchar('x');
else
putchar('-');
mask >>= 1; //右移一位
}
}
int main(int argc, const char *argv[])
{
struct stat buf;
if(stat("./01_fileno.c",&buf) < 0 )
{
ERR_MSG("stat");
return -1;
}
//文件的类型和权限
printf("mode:0%o\n", buf.st_mode);
get_filePermission(buf.st_mode);
putchar(10);
//文件的硬链接数
printf("link:%ld\n", buf.st_nlink);
//文件的所属用户
printf("uid:%d\n", buf.st_uid);
//文件所属组用户
printf("gid:%d\n", buf.st_gid);
//文件大小
printf("size:%ld\n", buf.st_size);
//文件的修改时间
printf("time:%ld\n", buf.st_ctime);
//文件的名字
return 0;
}
