【Linux】文件周边001之系统文件IO

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了【Linux】文件周边001之系统文件IO。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

【Linux】文件周边001之系统文件IO,Linux,开发语言,linux

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目录

前言

1.C语言文件IO

1.1C语言文件IO接口汇总 

1.2当前路径指的是什么?

 1.3stdin、stdout、stderr

2.系统文件IO

2.1open

参数const char* pathname

参数int flags

*位图方式传参

参数mode_t mode

返回值int fd『 简要理解文件描述符』

2.2close

2.3write 

2.4read


前言

进程周边的相关内容暂时告一段落,下面我们开始学习文件部分。

学习『 系统文件IO』之前,我会与大家先复习一下C语言部分文件IO的相关接口,为后面的学习作『 铺垫』。系统文件IO部分,本篇文章会讲解『 基本的系统调用』:open()、close()、read()、write(),有关参数传递涉及到『 位图方式传递』,这部分以前没有学习过,博主也会拿出来简单的学习一下。


欢迎大家📂收藏📂以便未来做题时可以快速找到思路,巧妙的方法可以事半功倍。

=========================================================================文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-821074.html

GITEE相关代码:🌟fanfei_c的仓库🌟

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1.C语言文件IO

1.1C语言文件IO接口汇总 

在学习C语言期间,我们学习过一些C语言封装的文件接口:

C语言文件接口汇总
【Linux】文件周边001之系统文件IO,Linux,开发语言,linux 打开文件
【Linux】文件周边001之系统文件IO,Linux,开发语言,linux 关闭文件
【Linux】文件周边001之系统文件IO,Linux,开发语言,linux 写入一个字符
【Linux】文件周边001之系统文件IO,Linux,开发语言,linux 读取一个字符
【Linux】文件周边001之系统文件IO,Linux,开发语言,linux 写入一个字符串
【Linux】文件周边001之系统文件IO,Linux,开发语言,linux 读取一个字符串
【Linux】文件周边001之系统文件IO,Linux,开发语言,linux 格式化写入数据
【Linux】文件周边001之系统文件IO,Linux,开发语言,linux 格式化读取数据
【Linux】文件周边001之系统文件IO,Linux,开发语言,linux 向二进制文件写入数据
【Linux】文件周边001之系统文件IO,Linux,开发语言,linux 从二进制文件读取数据
【Linux】文件周边001之系统文件IO,Linux,开发语言,linux 设置文件指针的位置
【Linux】文件周边001之系统文件IO,Linux,开发语言,linux 计算当前文件指针相对于起始位置的偏移量
【Linux】文件周边001之系统文件IO,Linux,开发语言,linux 设置文件指针到文件的起始位置
【Linux】文件周边001之系统文件IO,Linux,开发语言,linux 判断文件操作过程中是否发生错误
【Linux】文件周边001之系统文件IO,Linux,开发语言,linux 判断文件指针是否读取到文件末尾

本篇文章不会完全的讲解以上C语言文件接口,想要详细了解的同学可以『 点击以下内容』跳转到博主的有关C语言文件IO的博客。

『 樊梓慕』文件操作——CSDN

1.2当前路径指的是什么?

当我们利用C语言IO接口创建文件时,生成的文件默认在『 当前路径』,可当前路径具体指的是谁的路径呢?

  • 『 文件是由进程创建』,所以文件的当前路径也是进程的当前路径。

在之前学习进程的部分,我们已经聊过有关话题,当前路径指的是进程在启动时,会保存当前目录的路径,保存到『 /proc/[pid]/cwd』中,该路径就是进程的当前路径。

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 1.3stdin、stdout、stderr

在之前学习时,我们提到过一个概念:『 Linux下一切皆文件』 ,也就是说键盘、显示器都是文件,这很好理解,我们向普通文件写入,本质上就是向磁盘写入数据,那将对象改为显示器,是不是就是打印了?

但是,向文件写入我们一般这么操作:

FILE* fp = fopen("log.txt", "w");
fputs("hello world\n", fp);

可是打印我们从未『 打开』显示器文件,也从未『 传递』过流参数:

printf("hello world\n");

这也就说明了:

进程在运行的时候都会『 默认打开』三个输入输出流,即标准输入流、标准输出流以及标准错误流,对应到C语言当中就是stdin、stdout以及stderr。

其中,标准输入流对应的设备就是键盘,标准输出流和标准错误流对应的设备都是显示器。

所以,我们想要实现打印的功能,也可以这样写:

fputs("hello world\n", stdout);

stdin、stdout以及stderr是C标准库下的标准输入输出错误流,其他语言如C++也有对应的标准输入输出错误流:cin、cout和cerr。


2.系统文件IO

 C程序可以直接对硬件进行写入么?

在之前学习的时候,关于操作系统我们有过这样一张图:

【Linux】文件周边001之系统文件IO,Linux,开发语言,linux

什么意思?

程序不可能也不可以越过操作系统直接操作硬件,还记得『 系统调用』么?

 也就是说C标准库中的文件IO接口一定『 封装了系统调用』,所以才能利用fopen()、fputs()等函数对文件进行操作。

那接下来我们就来学习文件IO的系统调用。

2.1open

 open是打开文件的系统调用接口。

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

参数const char* pathname

代表要打开或创建的目标文件。 

  • 若pathname以路径的方式给出,则当需要创建该文件时,就在pathname路径下进行创建。
  • 若pathname以文件名的方式给出,则当需要创建该文件时,默认在当前路径下进行创建。

参数int flags

代表文件的打开方式。

参数 含义
O_RDONLY 以只读的方式打开文件
O_WRNOLY 以只写的方式打开文件
O_APPEND 以追加的方式打开文件
O_RDWR 以读写的方式打开文件
O_CREAT 当目标文件不存在时,创建文件

传递方式介绍:

例如:以只写的方式打开文件,当目标文件不存在时自动创建文件,则参数设置如下:

O_WRONLY | O_CREAT

为什么这么传递??

*位图方式传参

 先写一段代码:

#define ONE 1
#define TWO (1<<1)
#define THREE (1<<2)
#define FOUR (1<<3)
#define FIVE (1<<4)

void Print(int flag)
{
    if(flag & ONE) printf("1\n");
    if(flag & TWO) printf("2\n");
    if(flag & THREE) printf("3\n");
    if(flag & FOUR) printf("4\n");
    if(flag & FIVE) printf("5\n");
}

int main()
{
    Print(ONE);
    printf("----------------------\n");
    Print(TWO);
    printf("----------------------\n");
    Print(ONE|TWO);
    printf("----------------------\n");
    Print(THREE|FOUR|FIVE);
    printf("----------------------\n");
    Print(ONE|TWO|THREE|FOUR|FIVE);
}

 根据代码中的宏定义,这些宏的特点就是所有位加起来只有一个1。 

 Print函数中五个if中的判断条件其实就是判断参数哪个位为1,如果传的是ONE,那么ONE与ONE&得到的就是1,为真就打印1,其余的都为假,不打印。

当带上|操作符后,相当于把两个参数的1位合并到一起,比如ONE|TWO得到的就是0011,所以在Print中就会满足两个条件flag & ONE 和 flag & TWO。

【Linux】文件周边001之系统文件IO,Linux,开发语言,linux

这就是位图方式传参的基本思想。


放到flags中呢?

#define O_RDONLY       0000
#define O_WRONLY       0001
#define O_RDWR         0010
#define O_CREAT        0100

之后通过&运算:

int open(arg1, arg2, arg3){
	if (arg2&O_RDONLY){
		//设置了O_RDONLY选项
	}
	if (arg2&O_WRONLY){
		//设置了O_WRONLY选项
	}
	if (arg2&O_RDWR){
		//设置了O_RDWR选项
	}
	if (arg2&O_CREAT){
		//设置了O_CREAT选项
	}
	//...
}

所以如果arg2=O_CREAT | O_WRONLY,即arg2=0101,arg2 & O_WRONLY =1 && arg2 & O_CREAT =1就达到了『 以只写的方式打开文件,当目标文件不存在时自动创建文件』的目的。

这就是『 位图方式传参』。

参数mode_t mode

代表创建文件的默认权限。

例如:将mode设置为0666,则创建出来的文件权限如下:

-rw-rw-rw-

但『 实际上』创建出来文件的权限值还会受到umask(文件默认掩码)的影响。

实际创建出来文件的权限为:mode减去对应位的umask值。

umask的默认值默认为0002,所以当我们设置mode值为0666时实际创建出来文件的权限为0664。

若想创建出来文件的权限值不受umask的影响,则需要在创建文件前使用umask函数将文件默认掩码设置为0。

umask(0); //将文件默认掩码设置为0

如果不需要创建新的文件,则使用两个参数的open即可。 

返回值int fd『 简要理解文件描述符』

代表打开文件的『 文件描述符』。

  • fd>0:返回的是文件描述符。
  • fd==-1:代表打开文件失败。

一个进程可以打开多个文件:        

#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
	umask(0);
	int fd1 = open("log1.txt", O_RDONLY | O_CREAT, 0666);
	int fd2 = open("log2.txt", O_RDONLY | O_CREAT, 0666);
	int fd3 = open("log3.txt", O_RDONLY | O_CREAT, 0666);
	int fd4 = open("log4.txt", O_RDONLY | O_CREAT, 0666);
	int fd5 = open("log5.txt", O_RDONLY | O_CREAT, 0666);
	printf("fd1:%d\n", fd1);
	printf("fd2:%d\n", fd2);
	printf("fd3:%d\n", fd3);
	printf("fd4:%d\n", fd4);
	printf("fd5:%d\n", fd5);
	return 0;
}

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 为什么是从3开始呢?

我们刚才讲进程默认会打开三个输入输出流:标准输入流、标准输出流、标准错误流。

所以0、1、2分别代表了它们。

从而我们得到文件描述符的分配规则:

找到当前没有被使用的最小的下标,作为新的文件描述符。 


2.2close

close是关闭文件的系统调用接口。

int close(int fd);//参数fd是文件描述符
  • 关闭文件成功返回0;
  • 关闭文件失败返回-1。

2.3write 

write是写入文件的系统调用接口。

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

功能:将buf位置开始向后count字节的数据写入文件描述符为fd的文件当中。

  • 写入成功,返回写入数据的字节个数。
  • 写入失败,返回-1。

例如: 

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
	int fd = open("log.txt", O_WRONLY | O_CREAT, 0666);
	if (fd < 0){
		perror("open");
		return 1;
	}
	const char* msg = "hello syscall\n";
	for (int i = 0; i < 5; i++){
		write(fd, msg, strlen(msg));
	}
	close(fd);
	return 0;
}

2.4read

read是读取文件的系统调用接口。

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

功能:从文件描述符为fd的文件读取count字节的数据到buf位置当中。

  • 读取成功,返回读取数据的字节个数。
  • 读取失败,返回-1。

例如:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
	int fd = open("log.txt", O_RDONLY);
    if (fd < 0){
		perror("open");
		return 1;
	}
	char ch;
	while (1){
		ssize_t s = read(fd, &ch, 1);
		if (s <= 0){
			break;
		}
		write(1, &ch, 1); 
        //向文件描述符为1的文件写入数据,即向标准输出流(显示器)写入数据
	}
	close(fd);
	return 0;
}

当然对于文件管理来说还有很多需要讲解的细节,博主会放到下一篇文章中详细讲解,下一篇文章会深入学习『 Linux系统是如何管理文件的』,『 文件描述符在其中又扮演了怎样的角色』,『 怎么理解Linux下一切皆文件』等等内容,本篇文章只是文件部分的简单开头,主要目的是为了『 作铺垫』,更多内容,请持续关注博主Linux系列文章。 

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