本文详细介绍了Linux系统调用和C语言编程中关于文件操作的内容，包括系统调用如creat、open、read、write、lseek，以及C标准库函数fopen、fputc、fgetc、fputs、fgets等的使用。文章阐述了系统调用与API的关系，文件描述符的概念，并探讨了各种文件打开模式及其应用场景。
文件操作
1. Linux系统调用及用户编程接口（API）
所谓系统调用是指操作系统提供给用户的一组“特殊”接口，用户程序可以通过这组“特殊”接口来获得操作系统内核提供的的服务
为什么用户程序不能直接访问系统内核提供的服务呢？
由于在Linux中，为了更好地保护内核空间，将程序的运行空间分为内核空间和用户空间（也就是常称的内核态和用户态），它们分别运行在不同的级别上，在逻辑上是相互隔离的。
系统调用并不是直接与程序员进行交互的，它仅仅是一个通过软中断机制向内核提交请求，以获取内核服务的接口。在实际使用中程序员调用的通常是用户编程接口—API
1.函数的作用 2.函数的参数 3.函数的返回值
Linux 文件:
“一切皆为文件”——在Linux中对目录和设备的操作都等同于对文件的操作。
普通文件、目录文件、链接文件、设备文件
文件及文件描述符——fd
文件描述符是一个非负的整数，它是一个索引值，并指向在内核中每个进程打开文件的记录表。
系统调用——创建creat
函数的作用：创建一个文件
函数的原型：int creat(const char *pathname,mode_t mode);
文 件 头：#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
返 回 值：成功：新的文件描述符
出错:-1
mode：创建模式
S_IRUSR:可读
S_IWUSR:可写
S_IXUSR:可执行
S_IXRWU:可读、可写、可执行
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
void create_file(char *filename)
{
if(creat(filename,0755)<0){
printf("create file %s failure!\n",filename);
exit(EXIT_FAILURE);
}else{
printf("create file %s success!\n",filename);
}
}
int main(int argc,char *argv[])
{
int i;
if(argc<2)
{
perror("you haven't input the filename,please try again!\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
for(i=1;i<argc;i++)
{
create_file(argv[i]);
}
exit(EXIT_SUCCESS);
}
系统调用——打开open
函数的作用：打开一个文件；
函数的原型：int open(const char *pahtname, int flags);
int open(const char *pahtname, int flags, mode_t mode);
返 回 值：文件描述符---成功；出错：-1；
flags：
参数：
O_RDONLY： 只读
O_WRONLY： 只写
O_RDWR: 可读可写
O_CREAT： 如果原来这个文件不存在，那么有这个参数就可以创建这个文件；
O_APPEND： 原来有内容，则会自动保留文件内容，自动向下读写；
O_TRUNC： 文件存在，有内容，文件清空；
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main(int argc ,char *argv[])
{
int fd;
if(argc<2)
{
puts("please input the open file pathname!\n");
exit(1);
}
//如果flag参数里有O_CREAT表示,该文件如果不存在,系统则会创建该文件,该文件的权限由第三个参数决定,此处为0755
//如果flah参数里没有O_CREAT参数,则第三个参数不起作用.此时,如果要打开的文件不存在,则会报错.
//所以fd=open(argv[1],O_RDWR),仅仅只是打开指定文件
if((fd=open(argv[1],O_CREAT|O_RDWR,0755))<0)
{
perror("open file failure!\n");
exit(1);
}else{
printf("open file %d success!\n",fd);
}
close(fd);
exit(0);
}
系统调用——读read
函数的作用： 从打开的文件中读取数据
函数的原型：ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
头 文 件： #include <unistd.h>
返 回 值：正常是实际读到的字节数；
如果是在文件结束或者是无数据，返回0；
出错，-1；
系统调用——写write
函数的作用： 向打开的文件中写数据
函数的原型： ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
头 文 件： #include <unistd.h>
返 回 值： 成功会返回实际写入的字节数；
出错：-1；
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#define LENGTH 100
int main()
{
int fd;
int len;
char str[LENGTH];
fd = open("hello.txt",O_CREAT|O_RDWR,S_IRUSR|S_IWUSR);
if(fd > 0)
{
write(fd,"Hello,Software weekly",strlen("Hello,Software weekly"));
//close(fd);
}
fd = lseek(fd,0,SEEK_SET);
fd = open("hello.txt",O_RDWR);
len = read(fd,str,LENGTH);
str[len] = '\0';
printf("read length is %d\n",len);
printf("%s\n",str);
close(fd);
return 0;
}
系统调用——定位lseek
函数的功能：进行文件定位
函数的原型： int lseek(int fd, offset_t offset, int whence);
函数的参数：fd：
offset： 指针的微调，在指定的指针向前移动为负， 向后为正；
whence： SEEK_SET：放在文件头
SEEK_CUR:当前的位置；
SEEK_END： 文件尾；
返 回 值：返回文件当前指针到文件开始的地方有多少字节；
出错-1；
示例：拷贝函数：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#define BUFFER_SIZE 1024
int main(int argc, char *argv[])
{
int write_fd;
int read_fd;
int write_byte;
int read_byte;
char buffer[BUFFER_SIZE];
char *ptr;
if(argc != 3)
{
printf("Please try again,the number of para is less than 3!\n");
}
if((read_fd = open(argv[1],O_RDONLY)) == -1)
{
printf("read_fd open failure!\n");
}
if((write_fd = open(argv[2],O_WRONLY|O_CREAT,S_IRUSR|S_IWUSR)) == -1)
{
printf("write_fd open failure!\n");
}
while(read_byte = read(read_fd,buffer,BUFFER_SIZE))
{
if((read_byte == -1)&&(errno != EINTR))
{
break;
}
else if(read_byte > 0)
{
ptr = buffer;
while(write_byte = write(write_fd,ptr,read_byte))
{
if((write_byte == -1)&&(errno != EINTR))
{
break;
}
else if(write_byte == read_byte)
{
break;
}
else if(write_byte > 0)
{
ptr += write_byte;
read_byte -= write_byte;
}
}
if(write_byte == -1)
{
break;
}
}
}
close(read_fd);
close(write_fd);
return 0;
}标准库函数
·不带缓存的I/O对是文件描述符操作，带缓存的I/O是针对流的。
·标准I/O库就是带缓存的I/O，它由ANSI C标准说明。当然，标准I/O最终都会调用上
面的I/O例程。
·标准I/O库代替用户处理很多细节，比如缓存分配、以优化长度执行I/O等。
它提供了三种类型的缓存：
1) 全缓存。当填满标准I/O缓存后才执行I/O操作。磁盘上的文件通常是全缓存的。
2) 行缓存。当输入输出遇到新行符或缓存满时，才由标准I/O库执行实际I/O操作。stdin、
stdout通常是行缓存的。
3) 无缓存。相当于read、write了。stderr通常是无缓存的，因为它必须尽快输出。
库函数——打开fopen
函数的作用： 打开文件
函数的原型： FILE *fopen(const char *pth, const char *mode)
mode:
r:读，文件必须存在；
r+：打开可读写，文件必须存在；
w：打开只写文件，文件不存在就会创建文件； 文件清0；
w+：打开可读写的文件，
a：附加的形式打开只写文件，不存在就创建，存在就写到原来的文件尾。
a+：以附加的形式打开可读写的文件，不存在就创建，存在就写到原来的文件尾。
b：二进制文件
文 件 头： #include <stdio.h> #include " "
返 回 值： 成功是指向=文件流的指针；
出错返回NULL；
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE * fp;
fp = fopen(“hello.c”,“r+”);
if(fp != NULL)
{
printf(“fopen is ok!\n”);
}
fclose(fp);
return 0;
}
库函数——字符写fputc
函数的作用： 将一个指定的字符写入到文件流中；
函数的原型： int fputc(int c, FILE *stream);
返 回 值： 返回写入成功的字符，c； EOF则表示失败。
库函数——字符读fgetc
函数的作用：从文件流中读取一个字符
函数原型： int fgetc(FILE *stream)
返 回 值：返回值正常的是读取的字符；EOF表示到了文件尾；
库函数——字符串写fputs
函数的作用：将一个字符串写入到文件内
函数的原型： int fputs(const char *s, FILE *stream)
返 回 值：成功返回写成字符数； EOF表示出错
#include <stdio.h>
#define LENGTH 100
main()
{
FILE *fd;
char str[LENGTH];
fd = fopen("hello.txt", "w+"); /* 创建并打开文件 */
if (fd)
{
fputs("Hello, Software Weekly", fd); /* 写入Hello, software weekly字符串 */
fclose(fd);
}
fd = fopen("hello.txt", "r");
fgets(str, LENGTH, fd); /* 读取文件内容 */
printf("%s\n", str);
fclose(fd);
}
库函数——字符串读fgets
函数的作用：从文件中读取一个字符串；
函数的原型： char *fgets(char *s, int size, FILE *steam)
函数的参数：从stream中读size-1个字符到s中
返 回 值： 成功返回s， 出错NULL。
库函数——数据块读 fread
函数的作用：从文件流中读取数据块
函数原型： size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE * stream);
返 回 值： 返回实际读到数据块的数目
比nmember小的话，可能是到了文件尾，或者错误发生。
feof ：到文件尾；
ferror：判断错误的
库函数——数据块写fwrite
函数的作用： 将数据块写到文件流中：
函数原型： size_t fwrite(const void * ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
返回值： 实际写入的nmemb数目；
库函数——fseek
函数的作用：移动文件流的读写位置
函数的原型： int fseek(FILE * stream, long offset, int whence)
返 回 值：成功返回0， 出错-1；
****使用ftell来获取当前的位置；
库函数——ftell
函数的作用：读取文件流的读写位置；
函数的原型：long ftell(FILE * stream)
返回值： 成功返回当前的读写位置；
出错-1；
库函数——feof
函数的作用： 检测文件流是否到了文件尾
函数的原型：int feof(FILE *steam)
返回值： 非零代表到了文件尾，其他是0；
库函数——格式化读fprintf
函数的作用：格式化数据到文件
函数的原型： int fprintf(FILE *stream, const char *format, ....);
返回值：成功返回实际输入的字符数，失败-1；
库函数——格式化写fscanf
函数的作用： 格式化字符串输入
函数的原型： int fscanf(FILE *strem, const char *fromat,....)
返回值：成功返回参数数目，出错-1
用库函数实现file_cp.c
#include <string.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define BUFFER_SIZE 1024
int main(int argc,char **argv)
{
FILE *from_fd;
FILE *to_fd;
long file_len=0;
char buffer[BUFFER_SIZE];
char *ptr;
/*判断入参*/
if(argc!=3)
{
printf("Usage:%s fromfile tofile\n",argv[0]);
exit(1);
}
/* 打开源文件 */
if((from_fd=fopen(argv[1],"rb"))==NULL)
{
printf("Open %s Error\n",argv[1]);
exit(1);
}
/* 创建目的文件 */
if((to_fd=fopen(argv[2],"wb"))==NULL)
{
printf("Open %s Error\n",argv[2]);
exit(1);
}
/*测得文件大小*/
fseek(from_fd,0L,SEEK_END);
file_len=ftell(from_fd);
fseek(from_fd,0L,SEEK_SET);
printf("from file size is=%d\n",file_len);
/*进行文件拷贝*/
while(!feof(from_fd))
{
fread(buffer,BUFFER_SIZE,1,from_fd);
if(BUFFER_SIZE>=file_len)
{
fwrite(buffer,file_len,1,to_fd);
}
else
{
fwrite(buffer,BUFFER_SIZE,1,to_fd);
file_len=file_len-BUFFER_SIZE;
}
memset(buffer, 0, BUFFER_SIZE);
//bzero(buffer,BUFFER_SIZE); //清零
}
fclose(from_fd);
fclose(to_fd);
exit(0);
}
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