【Linux】文件周边001之系统文件IO
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目录
前言
1.C语言文件IO
1.1C语言文件IO接口汇总
1.2当前路径指的是什么？
1.3stdin、stdout、stderr
2.系统文件IO
2.1open
参数const char* pathname
参数int flags
*位图方式传参
参数mode_t mode
返回值int fd『 简要理解文件描述符』
2.2close
2.3write
2.4read
前言
进程周边的相关内容暂时告一段落，下面我们开始学习文件部分。
学习『 系统文件IO』之前，我会与大家先复习一下C语言部分文件IO的相关接口，为后面的学习作『 铺垫』。系统文件IO部分，本篇文章会讲解『 基本的系统调用』：open()、close()、read()、write()，有关参数传递涉及到『 位图方式传递』，这部分以前没有学习过，博主也会拿出来简单的学习一下。
欢迎大家收藏以便未来做题时可以快速找到思路，巧妙的方法可以事半功倍。
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GITEE相关代码：fanfei_c的仓库
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1.C语言文件IO
1.1C语言文件IO接口汇总
在学习C语言期间，我们学习过一些C语言封装的文件接口：
 |
打开文件 |
 |
关闭文件 |
 |
写入一个字符 |
 |
读取一个字符 |
 |
写入一个字符串 |
 |
读取一个字符串 |
 |
格式化写入数据 |
 |
格式化读取数据 |
 |
向二进制文件写入数据 |
 |
从二进制文件读取数据 |
 |
设置文件指针的位置 |
 |
计算当前文件指针相对于起始位置的偏移量 |
 |
设置文件指针到文件的起始位置 |
 |
判断文件操作过程中是否发生错误 |
 |
判断文件指针是否读取到文件末尾 |
本篇文章不会完全的讲解以上C语言文件接口，想要详细了解的同学可以『 点击以下内容』跳转到博主的有关C语言文件IO的博客。
『 樊梓慕』文件操作——CSDN
http://t.csdnimg.cn/DRPJb
1.2当前路径指的是什么？
当我们利用C语言IO接口创建文件时，生成的文件默认在『 当前路径』，可当前路径具体指的是谁的路径呢？
- 『 文件是由进程创建』，所以文件的当前路径也是进程的当前路径。
在之前学习进程的部分，我们已经聊过有关话题，当前路径指的是进程在启动时，会保存当前目录的路径，保存到『 /proc/[pid]/cwd』中，该路径就是进程的当前路径。
1.3stdin、stdout、stderr
在之前学习时，我们提到过一个概念：『 Linux下一切皆文件』 ，也就是说键盘、显示器都是文件，这很好理解，我们向普通文件写入，本质上就是向磁盘写入数据，那将对象改为显示器，是不是就是打印了？
但是，向文件写入我们一般这么操作：
FILE* fp = fopen("log.txt", "w");
fputs("hello world\n", fp);可是打印我们从未『 打开』显示器文件，也从未『 传递』过流参数：
printf("hello world\n");这也就说明了：
进程在运行的时候都会『 默认打开』三个输入输出流，即标准输入流、标准输出流以及标准错误流，对应到C语言当中就是stdin、stdout以及stderr。
其中，标准输入流对应的设备就是键盘，标准输出流和标准错误流对应的设备都是显示器。
所以，我们想要实现打印的功能，也可以这样写：
fputs("hello world\n", stdout);stdin、stdout以及stderr是C标准库下的标准输入输出错误流，其他语言如C++也有对应的标准输入输出错误流：cin、cout和cerr。
2.系统文件IO
C程序可以直接对硬件进行写入么？
在之前学习的时候，关于操作系统我们有过这样一张图：
什么意思？
程序不可能也不可以越过操作系统直接操作硬件，还记得『 系统调用』么？
也就是说C标准库中的文件IO接口一定『 封装了系统调用』，所以才能利用fopen()、fputs()等函数对文件进行操作。
那接下来我们就来学习文件IO的系统调用。
2.1open
open是打开文件的系统调用接口。
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);参数const char* pathname
代表要打开或创建的目标文件。
- 若pathname以路径的方式给出，则当需要创建该文件时，就在pathname路径下进行创建。
- 若pathname以文件名的方式给出，则当需要创建该文件时，默认在当前路径下进行创建。
参数int flags
代表文件的打开方式。
| 参数 | 含义 |
|---|---|
| O_RDONLY | 以只读的方式打开文件 |
| O_WRNOLY | 以只写的方式打开文件 |
| O_APPEND | 以追加的方式打开文件 |
| O_RDWR | 以读写的方式打开文件 |
| O_CREAT | 当目标文件不存在时，创建文件 |
传递方式介绍：
例如：以只写的方式打开文件，当目标文件不存在时自动创建文件，则参数设置如下：
O_WRONLY | O_CREAT为什么这么传递？？
*位图方式传参
先写一段代码：
#define ONE 1
#define TWO (1<<1)
#define THREE (1<<2)
#define FOUR (1<<3)
#define FIVE (1<<4)
void Print(int flag)
{
if(flag & ONE) printf("1\n");
if(flag & TWO) printf("2\n");
if(flag & THREE) printf("3\n");
if(flag & FOUR) printf("4\n");
if(flag & FIVE) printf("5\n");
}
int main()
{
Print(ONE);
printf("----------------------\n");
Print(TWO);
printf("----------------------\n");
Print(ONE|TWO);
printf("----------------------\n");
Print(THREE|FOUR|FIVE);
printf("----------------------\n");
Print(ONE|TWO|THREE|FOUR|FIVE);
}根据代码中的宏定义，这些宏的特点就是所有位加起来只有一个1。
Print函数中五个if中的判断条件其实就是判断参数哪个位为1，如果传的是ONE，那么ONE与ONE&得到的就是1，为真就打印1，其余的都为假，不打印。
当带上|操作符后，相当于把两个参数的1位合并到一起，比如ONE|TWO得到的就是0011，所以在Print中就会满足两个条件flag & ONE 和 flag & TWO。
这就是位图方式传参的基本思想。
放到flags中呢？
#define O_RDONLY 0000
#define O_WRONLY 0001
#define O_RDWR 0010
#define O_CREAT 0100之后通过&运算：
int open(arg1, arg2, arg3){
if (arg2&O_RDONLY){
//设置了O_RDONLY选项
}
if (arg2&O_WRONLY){
//设置了O_WRONLY选项
}
if (arg2&O_RDWR){
//设置了O_RDWR选项
}
if (arg2&O_CREAT){
//设置了O_CREAT选项
}
//...
}所以如果arg2=O_CREAT | O_WRONLY，即arg2=0101，arg2 & O_WRONLY =1 && arg2 & O_CREAT =1就达到了『 以只写的方式打开文件，当目标文件不存在时自动创建文件』的目的。
这就是『 位图方式传参』。
参数mode_t mode
代表创建文件的默认权限。
例如：将mode设置为0666，则创建出来的文件权限如下：
-rw-rw-rw-但『 实际上』创建出来文件的权限值还会受到umask（文件默认掩码）的影响。
实际创建出来文件的权限为：mode减去对应位的umask值。
umask的默认值默认为0002，所以当我们设置mode值为0666时实际创建出来文件的权限为0664。
若想创建出来文件的权限值不受umask的影响，则需要在创建文件前使用umask函数将文件默认掩码设置为0。
umask(0); //将文件默认掩码设置为0如果不需要创建新的文件，则使用两个参数的open即可。
返回值int fd『 简要理解文件描述符』
代表打开文件的『 文件描述符』。
- fd>0：返回的是文件描述符。
- fd==-1：代表打开文件失败。
一个进程可以打开多个文件：
#include
#include
#include
#include
int main()
{
umask(0);
int fd1 = open("log1.txt", O_RDONLY | O_CREAT, 0666);
int fd2 = open("log2.txt", O_RDONLY | O_CREAT, 0666);
int fd3 = open("log3.txt", O_RDONLY | O_CREAT, 0666);
int fd4 = open("log4.txt", O_RDONLY | O_CREAT, 0666);
int fd5 = open("log5.txt", O_RDONLY | O_CREAT, 0666);
printf("fd1:%d\n", fd1);
printf("fd2:%d\n", fd2);
printf("fd3:%d\n", fd3);
printf("fd4:%d\n", fd4);
printf("fd5:%d\n", fd5);
return 0;
}
为什么是从3开始呢？
我们刚才讲进程默认会打开三个输入输出流：标准输入流、标准输出流、标准错误流。
所以0、1、2分别代表了它们。
从而我们得到文件描述符的分配规则：
找到当前没有被使用的最小的下标，作为新的文件描述符。
2.2close
close是关闭文件的系统调用接口。
int close(int fd);//参数fd是文件描述符- 关闭文件成功返回0；
- 关闭文件失败返回-1。
2.3write
write是写入文件的系统调用接口。
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);功能：将buf位置开始向后count字节的数据写入文件描述符为fd的文件当中。
- 写入成功，返回写入数据的字节个数。
- 写入失败，返回-1。
例如：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int fd = open("log.txt", O_WRONLY | O_CREAT, 0666);
if (fd < 0){
perror("open");
return 1;
}
const char* msg = "hello syscall\n";
for (int i = 0; i < 5; i++){
write(fd, msg, strlen(msg));
}
close(fd);
return 0;
}
2.4read
read是读取文件的系统调用接口。
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);功能：从文件描述符为fd的文件读取count字节的数据到buf位置当中。
- 读取成功，返回读取数据的字节个数。
- 读取失败，返回-1。
例如：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int fd = open("log.txt", O_RDONLY);
if (fd < 0){
perror("open");
return 1;
}
char ch;
while (1){
ssize_t s = read(fd, &ch, 1);
if (s <= 0){
break;
}
write(1, &ch, 1);
//向文件描述符为1的文件写入数据，即向标准输出流（显示器）写入数据
}
close(fd);
return 0;
}
当然对于文件管理来说还有很多需要讲解的细节，博主会放到下一篇文章中详细讲解，下一篇文章会深入学习『 Linux系统是如何管理文件的』，『 文件描述符在其中又扮演了怎样的角色』，『 怎么理解Linux下一切皆文件』等等内容，本篇文章只是文件部分的简单开头，主要目的是为了『 作铺垫』，更多内容，请持续关注博主Linux系列文章。
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