文件IO(Ubuntu)

  • 文件IO

    • 目的

      • 将数据写入文件中

    • 与标准IO的区别 (为什么要学习文件IO)

      • 标准IO只能操作普通文件和特殊的管道文件

      • 文件IO能操作几乎所有的的文件

      • 缓存区的目的

        • 标准IO有缓存区

        • 文件IO没有缓存区

        • 根据右图描述

          • 标准IO = 文件IO + buffer缓存区

          • 有缓存区的标准IO运行效率更高

          • 没有缓存区的的文件IO实时性更高

      • 系统调用

        • 系统提供给用户的,让用户能够使用底层函数的接口。

        • 因为用户并不能直接调用这些个底层函数,必须通过所谓的"系统调用"这些函数才能调用到底层的函数

        • 既然printf最终调用write,为什么我们只把write称为系统调,不直接把printf称为系统调用呢?

          • printf在不同的系统中,调用的函数是不一样的

            • 在unix系统中,printf调用的就是write

            • 在windows,调用的就是XXXwrite函数了

      • 来源不同

        • 标准IO

          • 来自c语言的标准库,可以移植到任何支持c语言的系统环境中

        • 文件IO

          • 来自UNIX内核提供的库函数

      • 句柄不同

        • 标准IO

          • 使用的是FILE *流指针来描述文件

        • 文件IO

          • 使用的是int类型,我们称为文件描述符,来描述文件

            • 注意:int类型的文件描述符才是真正描述文件地址的一个变量

          • 问题:明明是int类型,怎么去描述文件地址

            • stdin,stdout,stderr

              • 三个流文件(默认文件)

            • void* filearr[n] = {&stdin,&stdout,&stderr}

              • filearr这个文件指针数组中,默认的存放了3个文件的地址,终端输入文件地址,终端输出文件地址,终端错误文件地址

              • “标准输入流文件”的地址,被存放在数组中的第0个下标上

              • “标准输出流文件”的地址,被存放在数组中的第1个下标上

              • “标准错误流文件”的地址,被存放在数组中的第2个下标上

              • 所以,我们只要给"系统调用"提供下标信息,系统调用函数就会根据下标信息找到对应的文件指针

            • 所以我们把文件在数组中的int类型的下标信息,称为这个文件的描述符

    • 如果获得int类型的描述符

      • open函数

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

        • 功能描述

          • 打开pathname文件,如何打开由flags决定 (比如创建,清空,可读可写等属性)。 如果文件需要创建的话,创建权限值由mode决定

        • 参数1

          • 指定被打开的文件的路径名

        • 参数2

          • 打开时文件的属性

            • O_RDONLY

              • 文件以只读的形式打开

            • O_WRONLY

              • 文件以只写的形式打开

            • O_RDWR

              • 文件以读写的形式打开

            • O_APPEND

              • 文件以追加的形式打开

            • O_CREAT

              • 如果文件不存在,则创建文件打开

            • O_EXCL

              • 若文件存在则打开失败,配合O_CREAT使用

              • 实现效果:若文件不存在则创建文件, 如果存在则什么都不发生

            • O_NONBLOCK

              • 以非阻塞的形式打开文件

            • O_TRUNC

              • 若文件存在则清空文件打开

              • 即fopen的第二个参数如果写“w”,那么打开文件为只写打开,如果文件不存在则创建文件,如果文件存在则清空文件后打开

              • 也就是说fopen的第二个参数“w” = open的第二个参数传:O_WRONLY | O_CREAT | O_TUNC

        • 参数3

          • 当第二个参数flags里面拥有O_CREAT属性的时候,此时要求传入第3个参数mode,用来表示文案创建时候的权限,故一般传0664,0666这样的数据

          • 创建文件时未传入权限值,则会以一个随机的权限创建文件

        • 返回值

          • 成功打开文件,返回该值的描述符(int类型)

          • 失败返回-1

          • open函数返回的文件描述符的取值规则为:最小未使用位置 例:原本打开文件为 0 1 2 3 4 5 此时关闭3号文件,那么描述符就为 : 0 1 2 4 5 此时,若我们又打开了一个新文件,那么描述符就有:012345

        • 不使用文件时关闭文件

          • close(fd)

    • 文件IO的输入输出函数

      • write

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

        • 参数1

          • 文件描述符

        • 参数2

          • 存放有准备写入文件中的数据的地址

        • 参数3

          • 准备写入的数据的数量

          • 注意

            • 该函数是一个数据流函数(字符)

        • 返回值

          • 成功写入数据,返回写入数据的数量

          • 失败返回-1

            • 失败原因:只可能是描述符突然关闭

        • 阻塞型函数

          • 将输入写入的数据,若存满,则会阻塞 直到文件出现空闲内存为止

      • read

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

        • 功能描述

          • 将fd描述的文件中,最多读取count个字节的数据,然后写入buf中

        • 参数1

          • 文件描述符号

        • 参数2

          • 存放读取到的数据的地址

        • 参数3

          • 最多读取的数据的数量

        • 注意

          • 根据文件描述符的不同,read的行为模式不同,有阻塞的也有非阻塞的

          • 描述符

            • 描述普通文件时:read非阻塞

            • 描述终端时:read阻塞

            • 描述管道文件时:read阻塞

            • 描述套接字时:read阻塞

        • 返回值

          • 成功返回读取到的数据的数量

          • 失败返回-1

          • 没有读取到数据返回0

          • read实际上根据描述符的文件的不同,行为模式的不同,返回值的意义都是不同的

        • 注意

          • fread只要读取到文件结束符就会返回0 而read读取到文件结束符不会返回0 只有read读取一次之后发现没有读取到数据才会返回0

    • 3个特殊文件描述符

      • 标准输入流

        • STDIN_FILENO 或 0

      • 标准输出流

        • STDOUT_FILENO 或 1

      • 标准错误流

        • STDERR_FILENO 或 2

    • 重定向函数

      • dup2

        • int dup2 = (int oldfd, int newfd);

        • 目标:将标准错误流 STDERR_FILENO, 重定向到err.txt这个文件中

          • dup2(err.txt, STDERR_FILENO);

          • 解析:

            • filearr[n] = {&stdin, &stdout, &stderr};

            • 代码int fd = open("./err.txt", ...);执行后filearr将会在最小未使用位置上放置打开的文件

            • filearr[n] = {&stdin, &stdout, &stderr, &err.xtxt};

            • 当执行代码dup2(err.txt, STDERR_FILENO);

              • 本质上相当于执行 filarr[STDERR_FILENO] = filearr[fd] (同等于filarr[2] = filearr[3])

            • filearr更新为filearr[n] = {&stdin, &stdout, &err.txt, &err.txt}

              • 此时&stderr被覆盖

            • perror()函数默认调用STDERR_FILEENO

              • 此时2位置上的文件为err.txt实现了错误信息输出到自定文件中

      • dup

        • int dup(int older);

        • 功能描述

          • 将odler,在filearr中的最小未使用位置上,做备份,被返回该位置的值,作为描述符

          • 原本:filearr[n] = {&stdin, &stdout, &stderr};

          • 执行:dup(STDERR_FILENO);

          • 更新后:filearr[n] = {&stdin, &stdout, &stderr, &stderr};(dup 返回3)

            • 当文件2被覆盖后执行dup2(3, STDERR_FILEENO)

            • 即可恢复标准错误流的指向

    • 判断文件是否存在,是否拥有用户可读可写可执行权限

      • 功能描述

        • 判断pathname文件是否拥有mode权限

      • access

        • int access(const char *pathname, int mode);

        • 功能描述

          • 判断pathname文件,是否拥有mode权限

        • 参数 pathname

          • 准备判断的文件路径名

        • 参数 mode

          • F_OK

            • 判断文件是否存在

          • R_OK

            • 判断文件是否拥有用户可读权限

          • W_OK

            • 判断文件是否拥有用户可写权限

          • X_OK

            • 判断文件是否拥有用户可执行权限

        • 返回值

          • 成功判断返回0,失败返回-1

    • 判断文件的类型以及文件是否拥有UGO的3项权限

      • stat,fstat,lstat

        • stat

          • int stat(const char *pathname, struct stat *statbuf);

        • fstat

          • int fstat(int fd, struct stat *statbuf);

        • lstat

          • int lstat(const char *pathname, struct stat *statbuf);

        • 以上3个函数全都是用来判断文件类型或者判断文件是否拥有某项权限的

          • 区别在于:

          • stat和fstat

            • 一个使用文件路径名锁定文件,一个使用文件描述符锁定文件

          • stat和lstat

            • 他俩只有在判断符号链接文件的时候才有区别

          • 当符号链接文件传递给stat的时候,stat会获取到符号链接文件所引用的源文件的属性和类型

          • 当符号链接文件传递给lstat的时候,无论符号连接文件引用的源文件是什么类型,获取到的都是符号连接文件本身的属性和文件

        • 参数 pathname

          • 准备获取属性和类型的文件的路径名

        • 参数 statbuf

          • 用来存放获取到的文件的属性和类型的地址,文件有哪些属性,类型怎么判断。 详见statbuf,结构体如下

        • struct stat { dev_t st_dev; /* ID of device containing file */ ino_t st_ino; /* Inode number */ mode_t st_mode; /* File type and mode */ nlink_t st_nlink; /* Number of hard links */ uid_t st_uid; /* User ID of owner */ gid_t st_gid; /* Group ID of owner */ dev_t st_rdev; /* Device ID (if special file) */ off_t st_size; /* Total size, in bytes */ blksize_t st_blksize; /* Block size for filesystem I/O */ blkcnt_t st_blocks; /* Number of 512B blocks allocated */ }; 注释说的很明确,文件类型和属性,都在st_mode里面放着

      • 如果通过stat函数判断一个文件是否拥有某项权限

        • 根据 :一个数 | 另一个数 如果没有发生改变的话,则表明该数拥有被按位或的数

          • 权限的宏定义如下 S_ISUID 04000 set-user-ID bit S_ISGID 02000 set-group-ID bit (see below) S_ISVTX 01000 sticky bit (see below) S_IRWXU 00700 owner has read, write, and execute permission S_IRUSR 00400 owner has read permission S_IWUSR 00200 owner has write permission S_IXUSR 00100 owner has execute permission S_IRWXG 00070 group has read, write, and execute permission S_IRGRP 00040 group has read permission S_IWGRP 00020 group has write permission S_IXGRP 00010 group has execute permission S_IRWXO 00007 others (not in group) have read, write, and execute permission S_IROTH 00004 others have read permission S_IWOTH 00002 others have write permission S_IXOTH 00001 others have execute permission

      • 如何判断一个文件的类型

        • 使用以下几个带参宏,来判断文件的类型

          • S_ISREG(st_mode) is it a regular file?

          • S_ISDIR(st_mode) directory?

          • S_ISCHR(st_mode) character device?

          • S_ISBLK(st_mode) block device?

          • S_ISFIFO(st_mode) FIFO (named pipe)?

          • S_ISLNK(st_mode) symbolic link? (Not in POSIX.1-1996.)

          • S_ISSOCK(st_mode) socket? (Not in POSIX.1-1996.)

        • 只要将st_mode 传入一下几个带参宏里面,就能得到结果

        • 比如说:如果是一个普通文件,那么只哟 S_ISREG(st_mode) 返回1,其他所有带参宏返回0

    • 设置掩码的函数

      • 什么叫做掩码:和文件权限相关一个数据 顾名思义:就是需要遮掩掉某些值的一个码 其实,我们在创建文件时候,我们所指定的权限值,并不是这个文件的最终权限值,而是需要剔除掉掩码当中所设定的哪些权限后,才是文件的最终权限值

        • 如果当前掩码为 0111

          • 文件创建权限为 0666,文件最终权限是 0666

        • 如果当前掩码设置为 0333

          • 文件创建权限为 0666 ,文件最终权限为 0444

        • 当前掩码设置的是 0111

          • 如果,文件创建的时候,创建权限为 0777 ,所以文件最终权限需要扣除掩码的权限,最终权限为 0666

      • mode_t umask(mode_t cmask);

        • 功能描述:设置当前程序掩码的值

        • 参数 cmask:掩码值

作业: 实现目录下所有文件的复制 

#include <myhead.h>
#include <dirent.h>int main(int argc, const char *argv[])
{//首先判断目标文件夹是否存在
//	if(access("./a", F_OK) == -1)
//	{//	}//打开a目录struct dirent *dir;DIR *dirp = opendir("./a");if(NULL == dirp){perror("opendir");return -1;}int ret = 0;while(NULL != (dir = readdir(dirp))){
/*		char tar_path[32] = {0};strcat(tar_path, "/");char org_path[32] = {0};strcat(org_path, "/");strcat(tar_path, dir -> d_name);
*/		if(strcmp(dir -> d_name, ".") == 0 || strcmp(dir -> d_name, "..") == 0){continue;}chdir("./a");int rfd = open(dir -> d_name, O_RDONLY);chdir("..");chdir("./b");int wfd = open(dir -> d_name, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);while(1){char arr[3] = {0};ret = read(rfd, arr, 3);if(ret <= 0){break;}write(wfd, arr, ret);}chdir("..");close(rfd);close(wfd);}closedir(dirp);return 0;
}

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