lv4 嵌入式开发-7 文件IO（概念、打开、关闭、读、写）

目录

1 文件I/O 介绍

2 文件I/O – 文件描述符fd（File Descriptor）

3 文件I/O – open

4 文件I/O – close

5 文件I/O – read

 6 文件I/O – write

7 文件IO – lseek

8 标准I/O – 思考和练习

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掌握文件描述符的含义

1 文件I/O 介绍

什么是文件I/O？

posix(可移植操作系统接口)定义的一组函数

不提供缓冲机制，每次读写操作都引起系统调用

核心概念是文件描述符

访问各种类型文件

Linux下, 标准IO基于文件IO实现，文件IO与操作系统有关，每个操作系统不一样

建议操作字符串还是使用标准IO，两者不能混用

2 文件I/O – 文件描述符fd（File Descriptor）

• 每个打开的文件都对应一个文件描述符。
• 文件描述符是一个非负整数。Linux为程序中每个打开的文件分配一个文件描述符。
• 文件描述符从0开始分配，依次递增。
• 文件IO操作通过文件描述符来完成。
• 0, 1, 2 的含义？

应用程序运行时自动打开，0标准输入流 1标准输入流 2标准错误流

3 文件I/O – open

 open函数用来创建或打开一个文件:

 #include 
 int open(const char *pathname, int flags);  //文件存在，传入2个参数
 int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);  //文件存在，需要3个参数创建

• 成功时返回文件描述符；出错时返回EOF
• 打开文件时使用两个参数
• 创建文件时第三个参数指定新文件的权限，（只有在建立新文件时有效）此外真正建文件时的权限会受到umask 值影响，实际权限是mode-umaks
• 可以打开设备文件，但是不能创建设备文件（创建设备mknode 驱动部分会讲）

man 2 open 查看文档 

O_NOCTTY 在串口用的时候比较多，在某些情况下，我们希望打开终端设备时不将其作为进程的控制终端。这时可以使用 O_NOCTTY 标记来避免这种情况发生。

r				O_RDONLY
r+				O_RDWR
w				O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0664
w+				O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0664
a				O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0664
a+				O_RDWR | O_CREAT | O_APPEND, 0664

•  umask ：用来设定文件或目录的初始权限
• 文件和目录的真正初始权限
• 文件或目录的初始权限 = 文件或目录的最大默认权限 - umask权限

普通用户                                                666 - 0002 =664

root用户                                                 666 - 0022 =644

对于标准IO是没有权限参数的，只有文件IO有。

示例

以只写方式打开文件1.txt。如果文件不存在则创建，如果文件存在则清空：

int  fd;

if ((fd  = open(“1.txt”, O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, 0666)) < 0) {
    perror(“open”);
    return  -1;
}
……

以读写方式打开文件1.txt。如果文件不存在则创建，如果文件存在则报错：

int  fd;

if ((fd  = open(“1.txt”, O_RDWR|O_CREAT|O_EXCL, 0666)) < 0) {
    if (errno == EEXIST) { 
       perror(“exist error”);
    } else {
       perror(“other error”);
    }
}

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
int main(int argc,char *argv[]){
    int fd;
    int ret;
     
    fd = open("test.txt",O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, 0666);
    if(fd<0){
       printf("open file err\n");
       return 0;

    }
    printf("sucess,fd=%d\n",fd);

    ret=  close(fd);
    if(ret<0){
        printf("close failed\n");
    }

    ret=close(fd);
    printf("ret=%d\n",ret);
}

4 文件I/O – close

close函数用来关闭一个打开的文件:

#include  
int  close(int fd);

• 成功时返回0；
• 出错时返回EOF 程序结束时自动关闭所有打开的文件
• 文件关闭后，文件描述符不再代表文件

5 文件I/O – read

read函数用来从文件中读取数据:

#include  
ssize_t  read(int fd, void *buf, size_t count);

• 成功时返回实际读取的字节数；出错时返回EOF
• 读到文件末尾时返回0
• buf是接收数据的缓冲区
• count不应超过buf大小

示例

从指定的文件(文本文件)中读取内容并统计大小

int  main(int argc, char *argv[]) {
{
    int  fd, n, total = 0;
    char  buf[64];
    if (argc < 2) {
       printf(“Usage : %s \n”, argv[0]);  return -1;
    }
    if ((fd  = open(argv[1], O_RDONLY)) < 0) {
           perror(“open”);  return -1;
    }
    while ((n = read(fd, buf, 64)) > 0) {
        total += n;
    }
    ……

 6 文件I/O – write

write函数用来向文件写入数据:

 #include  
 ssize_t  write(int fd, void *buf, size_t count);

• 成功时返回实际写入的字节数；出错时返回EOF
• buf是发送数据的缓冲区
• count不应超过buf大小 

示例

将键盘输入的内容写入文件，直到输入quit

    int  fd;
    char  buf[20];

    if ((fd  = open(argv[1], O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, 0666)) < 0) {
           perror(“open”);  return -1;
    }
    while (fgets(buf, 20, stdin) != NULL) {
        if (strcmp(buf, “quit\n”) == 0) break;
        write(fd, buf, strlen(buf));
    }
    ……

7 文件IO – lseek

lseek函数用来定位文件:

 #include  
 off_t  lseek(int fd, off_t offset, intt whence);

param whence：SEEK_SET头偏移 SEEK_CUR当前位置偏移  SEEK_END尾部偏移

• 成功时返回当前的文件读写位置；出错时返回EOF
• 参数offset和参数whence同fseek完全一样（可正、可负）

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
int main(int argc,char *argv[]){

    int fd;
    int ret;
    char buf[32] = "hello world";
    char buf2[32]={0};
    fd = open("test.txt",O_RDWR | O_CREAT|O_APPEND, 0666);
    if(fd<0){
       printf("open file err\n");
       return 0;

    }
    printf("sucess,fd=%d\n",fd);

    ret=write(fd,buf,strlen(buf));  //注意写字符串不能用sizeof，用strlen
    if(ret<0){
       perror("write");
       goto END;
    }
    printf("write count=%d\n",ret);
    
    lseek(fd,0,SEEK_SET);
     
    ret = read(fd,buf2,32);
    if(ret<0){
        perror("read");
        goto END;
    }
    buf2[31]=0;  // '/0'可以避免超过32位有乱码出现的情况
    printf("read buf2=%s\n",buf2);

END:


   close(fd);


}

 注意：

写字符串不能用sizeof ，用strlen，不能使用标准函数的定位。如果没有定位，关闭再打开读取，会从首字符读取。

8 标准I/O – 思考和练习

利用文件IO实现文件的复制

#include "stdio.h"
#include 
#include 
#include 


int main(int argc, char * argv[])
{
	int src_fd, dst_fd;
	ssize_t ret;
	char ch;


	src_fd = open("source.txt", O_RDONLY );
	if(src_fd < 0)
	{
		perror("open");
		close(src_fd);
		return -1;
	}

	dst_fd = open("destination.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);
	if(dst_fd < 0)
	{
		perror("open");
		close(dst_fd);
		return -1;
	}

	while( read(src_fd, &ch, 1) > 0)
	{
		write(dst_fd, &ch, 1);
	}

	close(src_fd);
	close(dst_fd);

	printf("copy success\n");

	return 0;

}

文件名通过命令行参数指定

    int  fd;


    if ((fd  = open(argv[1], O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, 0666)) < 0) {
           perror(“open”);  return -1;
    }

练习

使用文件IO实现“每隔1秒向文件1.txt写入当前系统时间,行号递增”

#include "stdio.h"
#include "time.h"
#include "unistd.h"
#include "string.h"
#include 
#include 
#include 


int main(int argc,char *argv[])
{    
	int fd;
	time_t ticks;
	struct tm * curtime;
	int linecount = 0;
	char buf[256];
	int ret;

	fd = open("text.txt",O_RDWR | O_CREAT | O_APPEND, 0666);
	if(fd < 0)
	{
		printf("open file err\n");
		close(fd);
		return 1;
	}



	while(1)
	{

		ticks = time(&ticks);
		curtime = localtime(&ticks);
		//printf("cur=%d\n",(int)ticks);
		printf("%d,%4d-%2d-%2d %2d:%2d:%2d\n",linecount\
										 ,curtime->tm_year+1900\
										 ,curtime->tm_mon+1\
										 ,curtime->tm_mday\
										 ,curtime->tm_hour\
										 ,curtime->tm_min\
										 ,curtime->tm_sec);
		sprintf(buf,"%d,%4d-%2d-%2d %2d:%2d:%2d\n",linecount\
								         ,curtime->tm_year+1900\
										 ,curtime->tm_mon+1\
										 ,curtime->tm_mday\
										 ,curtime->tm_hour\
										 ,curtime->tm_min\
										 ,curtime->tm_sec);
		ret = write(fd, buf, strlen(buf));
		buf[255] = 0;
		if(ret < 0)
		{
			perror("write");
			goto END;
		}

		linecount++;
		sleep(1);
	}

END:	
	close(fd);
	return 0;
}