Linux系统编程 | 01 -文件操作

Posted 2021-12-17 Mculover666

一、文件操作方法

linux中有两种方法可以操作文件：系统调用和c库函数。

1. 什么是系统调用？

由操作系统实现并提供给外部应用程序的编程接口（API），是应用程序同系统之间数据交互的桥梁。

C标准函数和系统函数调用关系，如图：

2. c库函数

待写。

二、文件IO（系统调用API）

库函数头文件统一使用头文件unistd.h。

1. open创建

头文件：

#include <fcntl.h>

函数原型：

int open(const char *pathname, int flags);

参数说明：

• pathname：文件名
• flag：文件打开标志

flag参数	说明
O_RDONLY	只读方式打开
O_WRONLY	只写方式打开
O_RDWR	可读可写
O_CREAT	文件不存在则创建（文件权限由mode参数指定）
O_APPEND	追加方式写入
O_EXCL	判断文件是否存在
O_TRUNC	截断文件大小为0/清空文件
O_NONBLOCK

mode权限参数说明：

1. 该参数使用八进制指定；
2. 该参数受umask(默认0002)影响：最终权限 = mode &~ umask，其实就是把我们所指定权限中other用户的写权限给去除。

返回值说明：

• 成功返回fd号
• 失败返回-1，错误原因errno给出

2. close关闭

头文件：

#include <unistd.h>

函数原型：

int close(int fd);

参数说明：

• fd：文件描述符

3. write写入

头文件：

#include <unistd.h>

函数原型：

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

参数说明：

• fd：文件描述符
• buf：待写数据指针
• count：待写数据大小

返回值：

• 成功：返回写入的字节数
• 失败：返回-1，error被设置

4. read读取

头文件：

#include <unistd.h>

函数原型：

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

参数说明：

• fd：文件描述符
• buf：缓冲区指针
• count：要读取的数据大小

返回值：

• 成功：返回读取的字节数
• 失败：返回-1，error被设置

说明：

在支持查找的文件上，读取操作从文件偏移量开始，并且文件偏移量会随着读取递增。如果文件偏移量在文件末尾或者超过文件末尾，则返回0。

5. lseek文件偏移

头文件：

#include <unistd.h>

函数原型：

off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

参数说明：

• fd：文件描述符
• offset：偏移量
• count：要读取的数据大小
  • SEEK_SET：The file offset is set to offset bytes.
  • SEEK_CUR：The file offset is set to its current location plus offset bytes.
  • SEEK_END：The file offset is set to the size of the file plus offset bytes.

返回值：

• 成功：返回当前所在偏移量
• 失败：返回-1，error被设置

三、测试程序

demo1——默认创建文件的权限

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int main(int argc, char *argv[])

    int fd;

    fd = open("hello.txt", O_RDWR | O_CREAT);

    printf("fd is %d\\n", fd);

    close(fd);

    return 0;

执行结果：

fd is 3

如果hello.txt不存在，则open会创建该文件，但我们并没有指定文件权限（mode），查看默认创建文件的权限：

---Srwx--T 1 ubuntu ubuntu    0 Sep  5 16:40 hello.txt

后续文件权限分析？

demo2——指定创建文件的权限

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int main(int argc, char *argv[])

    int fd;

    // 0644: rw-r--r--
    fd = open("hello.txt", O_RDWR | O_CREAT, 0644);

    printf("fd is %d\\n", fd);

    close(fd);

    return 0;

执行之后再次查看hello.txt的权限：

rw-r--r-- 1 ubuntu ubuntu    0 Sep  5 16:47 hello.txt

demo3——指定创建文件的权限受umask影响

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int main(int argc, char *argv[])

    int fd;

    // 0777: rwxrwxrwx
    // umask: 0002
    fd = open("hello.txt", O_RDWR | O_CREAT, 0777);

    printf("fd is %d\\n", fd);

    close(fd);

    return 0;

创建出的hello.txt权限为：

-rwxrwxr-x 1 ubuntu ubuntu    0 Sep  5 17:03 hello.txt*

demo4-打开文件出错

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char *argv[])

    int fd;

    fd = open("hello.txt", O_RDWR);

    printf("fd is %d\\n", fd);
    printf("errno is %d(%s)\\n", errno, strerror(errno));

    close(fd);

    return 0;

当hello.txt不存在时，日志为：

fd is -1
errno is 2(No such file or directory)

demo5——文件偏移量导致读取失败

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char *argv[])

    int fd;
    int nbytes;
    char write_buf[] = "helloworld!";
    char read_buf[1024] = 0;

    /* 1. open file */
    fd = open("hello.txt", O_RDWR | O_CREAT, 0664);
    if (fd < 0) 
        printf("open fail, fd is %d\\n", fd);
        printf("errno is %d(%s)\\n", errno, strerror(errno));
        return -1;
    

    /* 2. write */
    nbytes = write(fd, write_buf, sizeof(write_buf));
    if (nbytes < 0) 
        printf("write fail, errno is %d(%s)\\r\\n", errno, strerror(errno));
        return -1;
    
    printf("write %d bytes\\r\\n", nbytes);

    /* 3. read */
    nbytes = read(fd, read_buf, sizeof(read_buf));
    if (nbytes < 0) 
        printf("read fail, errno is %d(%s)\\r\\n", errno, strerror(errno));
        return -1;
    
    printf("read %d bytes:[%s]\\r\\n", nbytes, read_buf);

    /* 4. close */
    close(fd);

    return 0;

write写入完成后，文件偏移量在文件末尾，直接读取导致返回0：

write 12 bytes
read 0 bytes:[]

这个时候在read之前，使用lseek函数将文件偏移量恢复到文件开始处即可：

lseek(fd, 0, SEEK_SET);