[Linux打怪升级之路]-文件操作

Posted 2023-03-29 小蜗牛~向前冲

前言

作者：小蜗牛向前冲

名言：我可以接受失败，但我不能接受放弃

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目录

一、认识操纵系统下的文件

1、什么是文件

2、文件的类型

3、文件的共识

二、系统级的文件操作接口 

1、文件打开open/文件关闭close

2、其他的文件接口

3、代码演示文件操作 

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本期学习目标：谈谈对文件的认识，认识操纵系统的文件接口。

一、认识操纵系统下的文件

1、什么是文件

在平常我们对于文件的认识都是在window操纵系统下认识，我们建立的目录是文件，文本文档是文件，图片是文件。

在Linux中有这么一句话：Linux下一切皆文件。

为什么这么说的呢？

Linux中所有的内容都是以文件的形式保存的，我们认为普通文件是文件，一个目录我们也称为文件，甚至认为硬件设备(键盘，硬盘，打印机等)是文件。

Linux有一个根目录，其他的所以的文件都放在根目录中。

2、文件的类型

普通文件

直接就可以使用的我们就称为普通文件，如上面的makefile就是一个普通文件

目录文件

这个目录中包含各个文件的文件名和文件及其指向这些文件的指针，只要有权限就可以访问目录中的任何文件,上面的myshell就是一个目录文件，一个目录不仅仅有目录名，还有一些权限设置、文件大小等。

其他的一些文件类型：字符设备文件和块设文件、套接字文件(socket)、符号链接文件(symbolic link)、管道文件(pipe)。

3、文件的共识

1. 空文件，也要在磁盘中占据空间。
2. 文件 = 内容 +属性。
3. 文件操纵 = 对内容 + 对属性.
4. 如果没有指明对应的文件的路径，和默认当前路径。
5. 当我们通过fopen,fclose,fwrite,fread对文件进行操纵的时候，编译代码，形成可执行的程序，但是不运行，对于的文件操纵执行了吗？没有（对文件的操纵，本质上是进程对文件的操纵）。
6. 一个文件没有被打开，可以直接进行文件的访问吗？不能

通过上面的共识我们可以得出，对文件的操纵的本质 ：是进程和打开文件的关系。

二、系统级的文件操作接口 

我们在C语言和C++都有对文件的操纵函数，我们都知道文件是存放在磁盘上的，而要想访问文件就必须将磁盘上的文件导入到内存中，在进行相应的操作，其实本质上是操作系统在对这些文件进行管理，而C语言和C++中对文件的操作的接口，他底层也是操作系统对文件操作的接口，只是通过了封装了而已。

1、文件打开open/文件关闭close

文件打开open

 头文件：<sys/types.h>、 <sys/stat.h>、<fcntl.h>

访问形式：

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

2、int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);

当我们要调用open接口就必须包含相应的头文件，但这里要注意的是这里接口为我们提供了二个调用的方式，方式1是文件已经存在我们调用，方式2是文件不存在时要调用的接口。

接口参数：

const char *pathname：这里就指我们要打开的文件名

int flags：指的是标记位，传过来的比特位，不同的比特位就调用不同选项，从对文件进行一些初始化。

mode_t mode：这里是设置相应的权限(如操作系统默认的普通文件的权限是0x666)

这里我们要重点了解open接口的第二个参数,上面我们说他是一个标记位 ,我们知道一个int是有32个比特位了，这里我们用每个比特位表示不同的选项。

下面我们看一段代码理解一下：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <assert.h>

// 每一个宏，对应的数值，只有一个比特位是1,彼此位置不重叠
#define ONE (1<<0)
#define TWO (1<<1)
#define THREE  (1<<2)
#define FOUR (1<<3)

void show(int flags)

    if(flags & ONE) printf("one\\n");
    if(flags & TWO) printf("two\\n");
    if(flags & THREE) printf("three\\n");
    if(flags & FOUR) printf("four\\n");


int main()

    show(ONE);
    printf("-----------------------\\n");
    show(TWO);
    printf("-----------------------\\n");
    show(ONE | TWO);
    printf("-----------------------\\n");
    show(ONE | TWO | THREE);
    printf("-----------------------\\n");
    show(ONE | TWO | THREE | FOUR);
    printf("-----------------------\\n");
    return 0;

 

当我们运行代码，就会发现我们通过不同的比特位就调用了不同的参数选项，展现出现不同的效果。

flags多个选项：

• O_RDONLY: 只读打开
• O_WRONLY: 只写打开
• O_RDWR : 读，写打开
• 这三个常量，必须指定一个且只能指定一个
• O_CREAT : 若文件不存在，则创建它。需要使用mode选项，来指明新文件的访问权
• O_APPEND: 追加写
• O_TRUNC：如果文件已经存在，且成功打开，则删除文件中原来的全部数据

对于这些选项我们还可以进行功能的多选，选项间用 “ | ” 分割

O_RDONY | O_CREAT//这里的文件用只读的方式创建，如果没有这个文件会自动创建

返回值

• 成功：新打开的文件描述符（fd）
• 失败：-1

文件关闭 close

文件关闭接口用起来非常简单，只要给他传打开文件的文件描述符就可以了。 

2、其他的文件接口

read读文件

函数原型：

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

参数 

• fd：是文描述符
• buf：接收读取数据的缓存区
• count：读取的字节数
• 返回值：读取成功则返回读取的字节数，读取到文件尾则返回0，读取失败则返回-1，同时设置全局变量errno的值来表示错误原因；

 write写文件

函数原型：

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

参数：

• fd：是文描述符
• buf：存放写入数据的缓存区
• count：写入的的字节数
• 返回值：写入成功则返回实际写入的字节数，写入失败则返回-1，同时设置全局变量errno的值来表示错误原因；

3、代码演示文件操作 

下面为了更好的理解文件操作，为了大家演示了文件的打开，写入和读取数据，最后在关闭。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int main()

    //定义文件名
    char filename[] = "pjb.txt";
    //定义写入的数据
    char write_data[] = "hellow Linux!";
    //读取的数据
    char read_buf[64] =  0 ;

    //测试写入数据
    int fd = open(filename, O_RDWR | O_CREAT, O664);
    if (fd < 0)
    
        perror("open");
        return -1;
    
    //写入内容
    int ret = write(fd, write_data, sizeof(write_data));
    if (ret < 0)
    
        perror("write");
        return -1;
    
    else
    
        printf("write: %s\\n", write_data);
    
    //关闭文件
    close(fd);
    //测试写入文件
    fd = open(filename, O_RDONLY);;
    if (fd < 0)
    
        perror("open");
        return -1;
    
    //写入
    ret = read(fd, read_buf, sizeof(read_buf));
    if (ret < 0)
    
        perror("read");
        return -1;
    
    else
    
        printf("read: %s\\n", read_buf);
    
    close(fd);
    return 0;

 这里观察到我们成功向文件中写入和向文件中读取数据。