文件操作系统-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/2502_92028135/article/details/148058714

文件
在之前学习C语言文件操作时，我们了解过什么是文件，这里简单回顾一下：

文件存在磁盘中，文件有分为程序文件、数据文件；二进制文件和文本文件等。

详细描述见文章：文件操作——C语言

文件在磁盘里，磁盘是永久性存储介质，因为文件在磁盘上的存储是永久性的；
磁盘是外设（是输入设备也是输出设备）；
本质上对磁盘是文件的所有操作，都是对外设的输入和输出；也就是I/O。
对于文件的认识：

文件 = 文件内容 + 文件属性
文件大小是0KB的文件也是占用磁盘空间的
所有对于文件的相关操作都是对文件内容和文件属性就行操作。
在系统层面理解

我们操作文件（打开，关闭文件），本质上是进程对于文件的操作；
磁盘的管理者是操作系统；
我们在C/C++使用库函数来对文件进行读写操作，本质上是通过文件相关的系统调用去完成的。
C文件操作
打开和关闭文件
在C语言当中，我们通过fopen来打开文件，fclose来关闭文件；

fopen：打开文件，如果打开成功返回一个FILE*类型的指针，执行被打开的文件；打开失败则返回NULL；
fclose：关闭文件，传参FILE*类型的指针，关闭指定文件。
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* fp = fopen("log.txt","w");//以读方式打开，文件不存在就新建
if(fp == NULL){
perror("fopen");
return 1;
}
//....
fclose(fp);//关闭文件
return 0;
}
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打开文件的方式

我们知道在C语言的fopen接口打开文件是有很多打开方式

r：以读方式打开、w以写方式打开、a以追加方式打开。

r方式，当文件不存在时就打开文件失败；
w方式，当文件不存在时就新建文件（在当前工作路径下创建，进程当中存放了当前工作路径）；如果文件存在会清空当前文件的内容；然后在进入写入。
a方式，追加，当文件不存在就新建文件；如果文件已经存在，打开时不会清空文件内容，而是在文件末尾进行写入
写文件
当我们以w/r方式打开一个文件，我们要将内容写到文件当中；

我们可以使用fputc、fputs、fwrite、fprintf进行文件的写入；

#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* fp = fopen("log.txt","w");//以读方式打开，文件不存在就新建
if(fp == NULL){
perror("fopen");
return 1;
}
for(char ch = 'a';ch <= 'z';ch++){
fputc(ch,fp);
}
char* str = (char*)"I love you\n";
fputs(str,fp);
int x = 100;
fprintf(fp,"x = %d\n",x);
fclose(fp);//关闭文件
return 0;
}
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文件读取
我们以r方式打开一个文件，我们要像读取这个文件的内容，我们可以使用fgetc、fgets、fscanf进入文件内容的读取操作：

#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* fp = fopen("log.txt","w");//以读方式打开，文件不存在就新建
if(fp == NULL){
perror("fopen");
return 1;
}
for(int i = 0;i<26;i++){
printf("%c",fgetc(fp));
}
printf("\n");
char buff[20];
fgets(buff,12,fp);
//buff[11] = '\0';
printf("%s",buff);
int x;
fscanf(fp,"x = %d",&x);
printf("x = %d\n", x);
fclose(fp);//关闭文件
return 0;
}
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stdin/stdout/stderr
在我们程序运行时，C语言它会默认打开三个文件：stdin、stdout和stderr；

我们可以发现这三个都是文件类型指针

系统文件I/O
在上述C语言的文件操作fopen、fclose都是语言层提供给我们的文件操作接口；以及C语言的stdin、stdout、stderr；C++中的cin、cout、cerr都是语言层提供给我们的方案；

我们知道文件的管理者是操作系统，所以我们对文件操作都要经过操作系统；

那也就是说语言层的文件操作接口，其底层都封装了系统调用。

1. 传递多个标志位的方法
在之前的习惯中，我们通常使用一个参数来作为一个标记位；这样我们在传递多个标志位时就需要传递多个参数。

现在来了解一种使用一个参数来传递多个标志位的方法：

使用一个bit为来作为一个标识符，这样使用一个参数就可以表示多个标志位了。
#include <stdio.h>
#define ONE 0001 //0000 0001
#define TWO 0002 //0000 0010
#define THREE 0004 //0000 0100
void func(int flag){
if(flag & ONE) printf("ONE ");
if(flag & TWO) printf("TWO ");
if(flag & THREE) printf("THREE ");
printf("\n");
}
int main()
{
func(ONE);
func(ONE | TWO);
func(ONE | THREE);
func(ONE | TWO | THREE);
return 0;
}
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这样就可以使用一个参数，传递多个标志位了。
Linux操作系统open接口就使用了一个参数来传递多个标志位。
2. 打开文件open
在语言层面，我们使用的fopen，它本质上就是对系统调用的封装；

可以看到open是一个系统调用；它的作用就是打开一个文件，也可能会创建一个新的文件。
我们可以看到open函数它存在一个两个参数的，也存在一个三个参数的；

pathname：表示要打开文件的文件名（不带路径就默认在当前工作路径下）
flags：表示文件的打开方式，存在多个标志位
mode：表示新建文件时，文件的默认权限
文件名pathname
这个想必就不用多说了，表示要打开文件的文件名；

不带路径时，就表示在当前工作路径下打开文件。（进程中存在当前工作路径cwd）

标志位flags
通过查看open函数说明可以看到，flags存在非常多的标志位；这里列举一些常用的选项

O_RDONLY只读、O_WRONLY只写、O_RDWR读写；
O_CREAT：文件不存在时就新建文件
O_TRUNC：打开文件时，文件存在就清空文件内容
O_APPEND：打开文件时，以追加形式打开。
这里flags表示的就是文件的打开方式；

首先就是：只读、只写和读写；在我们打开文件时必须指定一个且只能指定一个。

O_CREAT

在我们打开一个文件时，如果这个文件不存在，那open函数就会直接返回-1表示文件打开失败；

而我们带了O_CREAT选项，就表明当文件不存在时，就新建文件；（这里新建文件要指明新建文件的权限，否则创建出来文件的权限就是乱码）

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
int fd = open("love.txt",O_CREAT | O_WRONLY,0666);
if(fd < 0){
perror("open");
return 1;
}
return 0;
}
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一般情况下，在以写方式打开文件，文件不存在就新建，就要指明文件的权限。
（以只读读方式O_RDONLY，文件不存在新建出的文件是空的，没有什么意义）
O_TRUNC

当我们打开一个文件时，如果这个文件已经存在了，那就打开这个已有的文件；

如果我们带了O_TRUNC选项，就表示清空这个文件的内容；

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
int fd = open("love.txt",O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC,0666);
if(fd < 0){
perror("open");
return 1;
}
return 0;
}
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O_APPEND

在C语言的文件操作中，fopen打开文件，w就是以写方式打开、文件不存在就新建、文件存在就清空文件的内容；（这就对应了上述选项的O_WRONLY、O_CREAT、O_TRUNC）

但是我们fopen还可以以a方式打开文件，也就是追加方式；这里的O_APPEND就是以追加的方式打开文件。

这里我们先看一种现象：

可以看到，我们不带O_APPEND选项，写入的时候是在文件的开头位置进行写入的。
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
int fd = open("love.txt",O_CREAT | O_WRONLY | O_APPEND,0666);
if(fd < 0){
perror("open");
return 1;
}
char buff[] = "abcdef";
write(fd,buff,strlen(buff));
return 0;
}
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