C文件IO与系统文件IO详解-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/smile_zhangw/article/details/81490120

本文深入探讨了C语言文件输入输出操作，详细解释了fwrite和fread函数的使用及注意事项，同时对比了C文件IO与系统文件IO的区别，包括open、read、write等系统调用的介绍。此外，还解析了文件描述符和FILE结构体的关系，以及硬链接和软链接的概念。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

首先这里将对Linux下文件调用相关接口进行介绍，然后对比fd与FILE，这里也会简单介绍下文件描述符和软硬链接相关的知识。首先复习C文件IO相关的操作。

C文件IO

FILE* fp = fopen("file", "rwa+"); //打开文件

fgetc(fp); fputc() //字符输入输出

fgets(buf,len,fp); fputs(); //字符串输入输出

fscanf(fp,"%s",buf); fprintf(); //流输入输出

fread(buf,size,num,fp); fwrite(); //文件读写

fclose(f）； //关闭文件

详见：C语言文件IO相关操作

fwrite()函数：

1.作用：在C语言中fwrite()函数常用语将一块内存区域中的数据写入到本地文本。

注意：返回值随着调用格式的不同而不同：

(1) 调用格式：fwrite(buf,sizeof(buf),1,fp);

成功写入返回值为1(即count)

(2)调用格式：fwrite(buf,1,sizeof(buf),fp);

成功写入则返回实际写入的数据个数(单位为Byte)

注：写完数据后要调用fclose()关闭流，不关闭流的情况下，每次读或写数据后，文件指针都会指向下一个待写或者读数据位置的指针。

fread()函数：
1. 作用：从一个文件流中读取数据

注意：返回值随着调用格式的不同而不同：
(1) 调用格式：fread(buf,sizeof(buf),1,fp);
读取成功时：当读取的数据量正好是sizeof(buf)个Byte时，返回值为1(即count)

否则返回值为0(读取数据量小于sizeof(buf))
(2)调用格式：fread(buf,1,sizeof(buf),fp);
读取成功返回值为实际读回的数据个数(单位为Byte)

实例：

  1 //使用fwrite给文件myfile写入数据

    #include<stdio.h>
  2 #include<string.h>
  3 #include<unistd.h>
  4 #include<stdlib.h>
  5 
  6 int main()
  7 {
  8     FILE* fp = fopen("myfile","w");
  9     if(!fp)
 10     {
 11         perror("fopen");
 12         exit(1);
 13     }
 14 
 15     const char* msg="hello world\n";
 16     fwrite(msg, strlen(msg),1,fp);
 17     return 0;
 18 }

    //使用fread读出myfile的数据
    
    #include<stdio.h>
  2 #include<stdlib.h>
  3 #include<unistd.h>
  4 #include<string.h>
  5 
  6 int main()
  7 {
  8     FILE* fd = fopen("myfile", "r");
  9     if(!fd)
 10     {
 11         perror("fopen");
 12         exit(1);
 13     }
 14 
 15     char buf[1024];
 16     ssize_t s=fread(buf,1,sizeof(buf),fd);
 17 
 18     buf[s]=0;
 19     printf("%s",buf);
 20     fclose(fd);
 21     return 0;
 22 }
 
    //3中方式输出信息到显示屏
    #include<stdio.h>
  2 #include<string.h>
  3 
  4 int main()
  5 {
  6     const char* msg = "hello fwrite\n";
  7     fwrite(msg,strlen(msg),1,stdout);
  8     printf("hello printf\n");
  9     fprintf(stdout,"hello fprintf\n");
 10 
 11     return 0;
 12 }

注：如果在一个函数中实现文件中读入数据在读出需要定义了两个FILE变量，一个用于write，一个用于read，写完后要close掉，然后再打开，然后读。如果直接使用一个FILE变量，会出错！

系统文件IO

1. int open（const char* path, int flags）;

功能： 1. 打开文件 2. 创建文件

参数：path :要打开的文件

flag: 打开方式 //前三个只能选择其中一个

O_RDONLY:只读方式打开、O_WRONLY: 只写方式打开、 O_RDWR: 读写方式打开、O_TRUNC : 清空文件、O_APPEND: 追加

返回值： 失败-1 成功：文件描述符

//创建文件

int open（const char* path, int flags, mode_t mode）;

参数：path: 要创建的文件名 flags: O_CREAT mode: 给文件的权限 0644

创建文件还要受unmask影响。若文件存在，则不会清空文件。

如果文件存在不创建，如果文件不存在则创建。 flag : O_CREAT | O_RAWR | O_EXCL

2. int read(int fd, char* buf , size_t len);

功能：从fd文件中读取数据到buf所指向的空间，该空间的大小为len 注：没超过len有多少读多少

返回值：实际读取的字符个数

3. int write(int fd, const char* buf, size_t buf)

功能：往fd所指向的文件中写入数据，数据的起始地址为buf, 大小为len

4. int close(int fd )

功能：关闭读取的文件描述符

5. //定位

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

参数：offset : 偏移量 whence ：SEEK_SET / SEEK_CUR / SEEK_END

返回值：从文件开头偏移多少字节。

对比FILE与fd

文件描述符

文件描述符就是从0开始的小整数。

当我们打开文件时，操作系统在内存中要创建相应的数据结构来描述目标文件。于是就有了file结构体。表示一个已经打开的文件对象。又因为每个进程和文件关联起来，所以每个进程都有一个指针*files, 指向一张表files_struct , 该表一个指针数组，每个元素都是一个指向打开文件的指针。本质上，文件描述符就是该数组的下标。

FILE结构体

IO相关函数与系统调用接口对应，并且库函数封装系统调用，所以本质上，访问文件都是通过fd访问的。所以C库当中的FILE结构体内部，必定封装来了fd. 库函数会自带缓冲区。

struct FILE
{
    char *_ptr;//文件输入的下一个位置
    int _cnt;//当前缓冲区的相对位置  （减少用户到内核的切换）
    char *_base;//指基础位置（文件的起始位置）
    int _flag;//文件标志
    int _file;//文件的有效性验证
    int _charbuf;//检查缓冲区状况，如果缓冲区则不读取
    int _bufsiz;//文件的大小
    char *_tmpfname;//临时文件名
    int _fileno; //封装的文件描述符
};