Linux编程入门(3)-文件读写操作（cp指令实现）
学习目标
通过分析 cp 指令，来学习 Linux 编程读写文件操作。
代码实验环境
操作系统：Ubuntu 18.04 LTS
编译器gcc版本：gcc (Ubuntu 7.5.0-3ubuntu1~18.04) 7.5.0
cp指令介绍
cp 指令主要用于复制文件或者目录。
典型用法：
cp [options] source dest
详细的选项参数说明可以查阅相关资料。此处只介绍 cp 指令复制文件的功能。
如果目标文件 dest 不存在，则 cp 会创建这个文件。如果存在，则用 source 文件的内容覆盖 dest 文件。
cp如何复制文件
实现 cp 指令的复制文件功能有两个关键点：首先，需要能够创建一个新文件或者清空已有文件。其次，能够把原文件的内容写入到目标文件中。
- 创建文件
Linux 有一个系统函数 creat() 既能新创建一个文件，也能清空已有文件。其函数原型如下：
#include
#include
#include
int creat(const char *pathname, mode_t mode);
参数 pathname，为文件名
参数 mode，文件访问模式。模式定义如下，
S_IRWXU 00700 文件所有者拥有读、写、执行权限
S_IRUSR 00400 文件所有者拥有读权限
S_IWUSR 00200 文件所有者拥有写权限
S_IXUSR 00100 文件所有者拥有执行权限
S_IRWXG 00070 同组用户拥有读、写、执行权限
S_IRGRP 00040 同组用户拥有读权限
S_IWGRP 00020 同组用户拥有写权限
S_IXGRP 00010 同组用户拥有执行权限
S_IRWXO 00007 其他用户拥有读、写、执行权限
S_IROTH 00004 其他用户拥有读权限
S_IWOTH 00002 其他用户拥有写权限
S_IXOTH 00001 其他用户拥有执行权限
此函数等效于，利用 open 函数实现创建新文件或者清空已有文件，并打开此文件：
open(const char * pathname, (O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC), mode_t mode);
creat() 函数告诉内核创建一个名字为 pathname 的文件，如果不存在，就创建它；如果存在就把它的内容清空，文件长度设置为 0。
创建成功，会返回一个指向此文件的文件描述符。创建失败，则返回 -1 。
文件创建成功后，文件的访问许可位，被设置为 mode 参数的值。
- 写文件
写文件系统调用函数为 write()，函数原型如下
#include
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
参数 fd，为文件描述符。
参数 buf，存储写入数据的内存指针（地址）。
参数 count，为要写入数据的字节个数。
这个系统调用函数告诉内核将内存中指定的数据写入文件。如果内核不能写入或者写入失败，wirte 返回 -1。如果写入成功，则返回实际写入的字节数。
有时候会出现，写入的字节数少于要求的数目。原因有二：（1）有的系统对文件的最大尺寸有限制；（2）磁盘空间接近满了。
内核会尽量把数据写入文件，并将实际写入的字节数返回。
编写 cp 代码
程序的执行流程：
编写程序代码 cp1.c ：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
/* 定义缓冲区大小的宏 */
#define BUFFSIZE 4096
/* 文件访问模式，文件所有者拥有读写权限，同组用户拥有读权限，其他用户拥有读权限 */
#define COPYMODE 0644
/* 错误信息显示函数 */
void oops(char *s1, char *s2);
int main(int ac, char *av[])
{
int in_fd, out_fd, n_chars;
char buf[BUFFSIZE];
/* 判断参数个数 */
if(ac != 3)
{
fprintf(stderr, "usage: %s source destination\n", *av);
exit(1);
}
/* 打开原文件 */
if((in_fd = open(av[1], O_RDONLY)) == -1)
{
oops("Cannot open ", av[1]);
}
/* 创建目标文件 */
if((out_fd = creat(av[2], COPYMODE)) == -1)
{
oops("Cannot creat ", av[2]);
}
/* 读原文件内容，并判断读取的字节数是否大于 0 */
while((n_chars = read(in_fd, buf, BUFFSIZE)) > 0)
{
/* 将读取的数据写入文件 */
if(write(out_fd, buf, n_chars) != n_chars)
{
oops("Write error to ", av[2]);
}
}
/* 如果读文件出错，给出错误信息 */
if(n_chars == -1)
{
oops("Read error from ", av[1]);
}
/* 关闭原文件和目标文件 */
if((close(in_fd) == -1) || (close(out_fd) == -1))
{
oops("Error closing files", "");
}
}
/* 错误信息输出 */
void oops(char *s1, char *s2)
{
fprintf(stderr, "Error: %s", s1);
perror(s2);
exit(1);
}
编译，并测试以上代码：
$ gcc cp1.c -o cp1
$ ./cp1 test test_cp1
$ ls test test_cp1 -l
-rwxrwxr-x 1 user user 8728 11月 3 00:10 test
-rw-r--r-- 1 user user 8728 11月 3 00:12 test_cp1
可以看到我们编写的程序能正常运行，可以完成文件的复制工作。原文件和目标文件的大小和内容相同。
看看程序对错误输入的反应：
$ ./cp1 tes test_cp1
Error: Cannot open tes: No such file or directory
$ ./cp1 test
usage: ./cp1 source destination
$ ./cp1 test /tmp
Error: Cannot creat /tmp: Is a directory
总结
通过分析 cp 指令的原理，完成 cp 复制文件的功能代码，学习了 Linux 编程实现对文件的读写操作。
涉及到的系统函数：
- open 打开一个文件
- creat 创建一个文件
- read 读取文件内容
- write 向文件写入数据
- close 关闭打开的文件