C语言文件IO详解-优快云博客

C标准库的文件IO接口

FILE * fopen(const char * path,const char * mode);

fopen函数为打开一个文件，path是要打开的文件名，mode则是打开文件的方式，返回类型为文件流指针，若打开失败则返回NULL
mode的几种形式：

r	以只读方式打开文件，该文件必须存在
r+	以读/写方式打开文件，该文件必须存在
w	打开只写文件，若文件存在则文件长度清为零，即该文件内容会消失；若文件不存在则创建该文件
w+	打开可读/写文件，若文件存在则文件长度清为零，即该文件内容会消失；若文件不存在则创建该文件
a	以附加的方式打开只写文件。若文件不存在，则会创建该文件；如果文件存在，则写入的数据会被加到文件尾后，即文件原先的内容会被保留
a+	以附加方式打开可读/写的文件。若文件不存在，则会创建该文件，如果文件存在，则写入的数据会被加到文件尾后，即文件原先的内容会被保留

size_t fwrite(const void* buffer, size_t size, size_t count, FILE* stream);

fwrite函数功能是向一个文件写入数据，成功返回实际写入的数据个数（小于或等于count）。buffer是一个指针，对fwrite来说，是要获取数据的地址。size为要写入内容的单字节数。count为要进行写入多少个size字节数。stream是目标文件的文件流指针。

size_t fread( void * buffer , size_t size , size_t count , FILE * stream );

fread从文件流中读数据，最多读取count个项，每个项size个字节，如果调用成功返回实际读取到的项个数（小于或等于count），如果不成功或读到文件末尾返回 0。

关闭文件fclose(FILE* stream)；

系统调用的文件IO接口

open:

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

open函数为系统调用，以指定方式打开一个文件，成功返回文件描述符，失败返回-1。pathname为要打开的文件名，flags为打开的方式，mode为文件权限（非必选项）
几种flags形式：

O_RDONLY	只读打开
O_WRONLY	只写打开
O_RDWR	读写打开
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限
O_APPEND	追加写

write：

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

write函数为系统调用，将buf指针指向的数据写入count个字节到fd文件描述符所代表的文件中。成功返回实际写入的字节数，失败返回-1。

read：

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

read将读取文件描述符fd所代表的文件，读取count个字节到buf中，成功返回实际读取到的字节数，失败或已经读到末尾则返回0。

关闭文件 close(int 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。而进程执行open系统调用，所以必须让进程和文件关联起来。每个进程都有一个指针*files, 指向一张表files_struct,该表最重要的部分就是包涵一个指针数组，每个元素都是一个指向打开文件的指针！所以，本质上，文件描述符就是该数组的下标。所以，只要拿着文件描述符，就可以找到对应的文件。

一个进程会默认打开三个文件描述符：0标准输入，1标准输出，2标准错误输出。
文件描述符的分配规则：在files_struct数组当中，找到当前没有被使用的最小的一个下标，作为新的文件描述符。

文件重定向

< 标准输入重定向
> 标准输出重定向清空原有内容后添加新内容
>> 标准输出重定向向原有内容下方添加新内容

dup2系统调用：

int dup2(int oldfd,int newfd);
将newfd重定向到oldfd
dup2(fd,1)---将标准输出重定向到fd描述符（文件）。

C库函数和系统调用的一个重要区别

我们使用C标准库函数进行文件操作时，使用的是文件流指针FILE，因为库函数是对系统调用的封装，所以本质上都是通过文件描述符fd来访问文件。所以C库中的FILE结构体中，必定封装了文件描述符。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
 const char *msg0="hello printf\n";
 const char *msg1="hello fwrite\n";
 const char *msg2="hello write\n";
 printf("%s", msg0);
 fwrite(msg1, strlen(msg0), 1, stdout);
 write(1, msg2, strlen(msg2));
 fork();
 return 0;
}

运行结果为：

hello printf
hello fwrite
hello write

我们将标准输出重定向的文件中，再来查看结果：

hello write
hello printf
hello fwrite
hello printf
hello fwrite

我们发现 printf 和 fwrite （库函数）都输出了2次，而 write 只输出了一次（系统调用）。

一般C库函数写入文件时是全缓冲的，而写入显示器是行缓冲。printf fwrite 库函数会自带缓冲区，当发生重定向到普通文件时，数据的缓冲方式由行缓冲变成了全缓冲。而我们放在缓冲区中的数据，就不会被立即刷新，甚至fork之后。
进程退出之后，会统一刷新，写入文件当中。但是fork的时候，父子数据会发生写时拷贝，所以当你父进程准备刷新的时候，子进程也就有了同样的一份数据，随即产生两份数据。write 没有变化，说明没有所谓的缓冲。

上面程序，当调用write时，因为没有自带缓冲区，数据被直接输出，而之后printf和fwrite都自带缓冲区，在fork之后才会刷新，子进程拷贝了父进程缓冲区数据。所以我们看到第一行输出了write，而后输出printf和fwrite。