【Linux】基础IO-IO接口，文件描述符，重定向

【Linux】基础IO

一、C语言中文件IO操作

1.C语言中的开关读写文件

在学习Linux中的IO操作之前，我们先来简单的回顾一下，C语言中我们常用的一些IO操作的接口。

1.1.fopen()

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

• 函数参数
  • path：要打开的文件
  • mode：打开文件的方式
    • r：可读方式
    • r+：可读可写方式
    • w：可写方式，如果文件不存在，就创建一个文件。如果文件已经存在，就截断一个文件（清空文件内容）
    • w+：可读可写方式，如果文件不存在，就创建一个文件。如果文件已经存在，就截断一个文件（清空文件内容）
    • a：追加写，但是不可以读取内容。如果文件不存在，就创建一个文件。如果文件已经存在，就在文件的末尾开始追加写
    • a+：追加写，可以读取内容。如果文件不存在，就创建一个文件。如果文件已经存在，就在文件的末尾开始追加写
• 函数返回值
  • 成功：返回一个文件流指针FILE
  • 失败：返回NULL

作用：以某种方式打开一个文件，并返回一个指向该文件的文件流指针。

1.2.fclose()

int fclose(FILE* fp);

作用：关闭传入的文件流指针指向的文件。

1.3.fwrite()

size_t fwrite(void* ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE* stream);

• 函数参数
  • ptr：写入文件的内容
  • size：往文件中写入的块的大小，单位为字节
  • nmemb：预期写入的块数
  • stream：预期写入文件的文件指针
• 函数返回值
  • 成功：写入文件中的块数
• 常见用法
  • 定义块的大小为1个字节，nmemb为向写入的字节数量，返回值为成功写入的字节数

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <cstdlib>

int main()
{
   
   
    FILE* fp = fopen("myfile.txt", "w");
    if (!fp) {
   
   
        perror("fopen");
        exit(-1);
    }

    const char* msg = "hello Linux file\n";
    fwrite(msg, sizeof(char), strlen(msg), fp);

    fclose(fp);
    return 0;
}

运行结果：

注意：fopen()中的path不是执行程序的所处的路径，而是进程运行时做出的路径。

举例：

1.4.fread()

size_t fread(void* ptr, size_t size, size_t nmemb, 	FILE* stream);

• 函数参数
  • ptr：将从文件读取的内容保存在ptr所指向的空间中
  • size：定义读文件时块的大小，单位为字节
  • nmemb：期望从文件中读的块数
  • stream：预期读取文件的文件指针
• 函数返回值
  • 成功从文件中读取的块的个数
• 常见用法
  • 定义块的大小为1个字节，nmemb为向写入的字节数量，返回值为成功读取的字节数

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <cstdlib>

int main()
{
   
   
    FILE* fp = fopen("myfile.txt", "r");
    if (!fp) {
   
   
        perror("fopen");
        exit(-1);
    }

    char buff[64];
    fread(buff, sizeof(char), sizeof(buff) / sizeof(char), fp);
    printf("%s", buff);

    fclose(fp);
    return 0;
}

运行结果：

2.stdin&&stdout&&stderr

默认情况下，C语言会自动打开两个输入输出流，分别是stdin，stdout，stderr。

这三个流的类型都是FILE，也就是文件指针类型。

既然是文件指针，所以这三个指针分别指向键盘，显示器，显示器。后面的系统IO会再详细的讲解这三个输入输出流。

3.三个标准流和IO接口

可以利用上面这三个标准流和C语言的IO接口，将字符串直接打印到显示器上。

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <cstdlib>

int main()
{
   
   
    FILE* fp = fopen("myfile.txt", "w+");
    if (!fp) {
   
   
        perror("fopen");
        exit(-1);
    }

    char buff[64];
    fread(buff, sizeof(char), 12, stdin);// 从键盘中输入到buff中

    fwrite(buff, sizeof(char), strlen(buff), stdout); // 从buff中写入到显示器上

    fclose(fp);
    return 0;
}

运行结果：

二、系统文件IO

其实除了C语言之外，很多语言都是自己的IO接口函数，但是下面我们要谈论的就是系统给我们提供的IO接口，也就是系统级别的IO接口。

1.系统级别的开关读写文件

1.1.open()

// 在打开的文件已经存在的时候
int open(const char* pathname, int flags);
// 在打开的文件不存在的时候
int open(const char* pathname, int flags, mode_t mode);

• 函数参数
  • pathname：需要打开的文件
  • flags：打开文件的方式
    • 必选项
      • O_RDONLY：只读方式
      • O_WRONLY：只写方式
      • O_RDWR：读写方式
    • 可选项
      • O_TRUNC：截断文件（清空文件内容）
      • O_CREAT：文件不存在则创建文件
      • O_APPEND：追加方式
      • O_EXXL | O_CREAT：如果文件存在，则打开文件失败
    • 原理
      • 可以使用按位或的方式进行组合：如打开并创建只写文件O_WRONLY | O_CREAT
      • 本质是利用了位图的方式来表示每一种的方式
  • mode：当打开一个新开的文件的时候，需要给一个文件设置权限，需要设置一个8进制的数字。这个和umask也会有关系
• 函数返回值
  • 成功：返回一个文件描述符（后面介绍）
  • 失败：返回-1

作用：打开一个文件

1.2.close()

int close(int fd);

• 函数参数
  • fd：文件描述符

作用：关闭一个文件

1.3.write()

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

• 函数参数
  • fd：文件描述符
  • buf：将b