linux文件编程(open、write、read、creat、lseek函数)

文件编程内容比较多，如文件系统原理及访问机制文件在内核中的管理机制，什么是文件信息节点iNode、文件共享、文件权限、各种用户对其权限等等。以下主要记录如何用代码操作文件，实现文件的创建、打开、编辑等自动化执行。

文件描述符介绍、其中标准输入是从键盘获取输入写到0（标准输入文件），然后标准输出是将1（标准输出文件）内容输出出来，2（标准错误）是可以将程序运行过程中的错误放到标准错误中。文件描述符的作用域就是当前进程，出了这个文件进程就没有了意义。

文件分为静态文件和动态文件：

  • 文件存放在块设备（磁盘）的文件系统中的文件中，我们称之为静态文件。文件存放在内存中，我们称之为动态文件。
  • 当程序open一个文件时linux内核会做以下操作：首先内核会建立一个打开文件的数据结构（包含文件描述符，节点信息等），记录我们打开的文件。然后会向内存申请一段内存，并且将静态文件里面的内容从块设备读取到内核中特定地址管理存放。
  • 当打开文件后，对文件进行读写操作，都是在内存中这一份动态文件进行操作，而不是针对静态文件。此时修改动态文件的内容，并不会影响静态文件里面的内容，两者是不同步的。当close文件时，close内部的内核会将动态文件里面的内容更新到块设备的静态文件中。
  • 为什么要这样设计？不直接对块设备进行操作？
    因为块设备的读写速度相对内存慢，是按块为单位进行操作，不灵活。而内存是按字节为单位进行操作的，而且可以随机操作，很灵活。

操作系统提供了一系列的API
如Linux系统：

  • 打开文件用open函数
  • 读写文件用write/read函数
  • 光标定位用lseek函数
  • 关闭用close函数（如果不关闭，会造成文件的损坏）

文件的打开/创建（open函数）：
在linux终端要善于使用man手册，如果想要查找open函数如何使用，可在man手册中查找（比如：man 2 open即可查找到open函数的用法）：

       #include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>
以上三个是使用open函数要包含的头文件。int open(const char *pathname, int flags);这个函数第一个参数是要打开的文件名（含路径，缺省为当前路径）第二个参数Flags是对文件操作的权限1、O_RDONLY：只读打开2、O_WRONLY：只写打开3、O_RDWR：可读可写打开当我们附带权限后，开开文件就只能按照这种权限来操作。以上三个权限应当指定一个。下列常量是可选用的的（用的时候要用或操作符）：O_CREAT：若文件不存在则创建它，使用此选项时，需要同时说明第三个参数mode，用其说明该新文件的存取许可权限。O_EXCL：如果同时指定了O_CREAT，而文件已经存在则出错返回值是-1。O_APPEND：每次写时都加到文件的尾端。如果不加这个常量每次写的时候就会将源文件内容覆盖掉一定的字节数（写入多少字节数就在源文件覆盖多少字节）如果用或操作加上这个常量，会在原文件另起一行，将东西写入O_TRUNC：属性去打开文件时，如果这个文件中本来是有内容的，而且为只读或只写成功打开，则将其长度截短为0。 就是将源文件中的所有内容都干掉，就没有内容了。open函数的返回值是文件描述符（整型数），是相当于对打开的这个文件的一个标记，后面可以用这个文件描述符对文件进行读写操作。int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);Mode:一定是在flags中使用了O_CREAT标志，mode记录待创建文件的访问权限位。对于 这种形式的open 函数来说，第三个参数仅当创建新文件时才使用，用于指定文件的访问权限位

大佬博客：open函数、linux中的9个权限位

#include<stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{int fd1;int fd2;fd1=open("./locallinuxfile1",O_RDWR);//"./locallinuxfile1"是字符串，而字符串本身就是指针，符合open函数对参数的要求printf("fd1=%d\n",fd1);//当文件存在时返回文件的描述符，不存在时返回-1if(fd1==-1){printf("打开失败\n");//以下方式可以在文件不存在的时候创建文件//fd2=open("/home/fhn/linuxfiletest/linuxfile3",O_CREAT|O_RDWR,0600);	这个是不在当前路径创建			fd2=open("./locallinuxfile1",O_CREAT|O_RDWR,0600);//在当前路径创建文件printf("fd2=%d\n",fd2);if(fd2>0){printf("文件创建成功\n");}}return 0;
}
以上代码当文件不存在的时候会自动创建文件，文件存在时会直接输出打开文件的描述符。ls -l命令可查看文件的所有者和文件类型、文件最后修改时间等等
fhn@ubuntu:~/linuxfile$ ls -l
total 16
-rw------- 1 fhn fhn    0 Jun 26 16:54 locallinuxfile1
-rwxrwxr-x 1 fhn fhn 8392 Jun 26 16:54 makeopenfile
-rw-rw-r-- 1 fhn fhn  617 Jun 26 16:54 makeopenfile.c各个符号代表的意思，转至上面的大佬博客：linux中的9个权限位fd2=open("./locallinuxfile1",O_CREAT|O_RDWR,0600);
这行代码中的0600是什么意思？
一般地文件操作的权限就试一下几种：
1、可读     r    4
2、可写     w    2
3、可执行   x    1
0600其中的6表示4+2就是可读可写的权限
通过ls -l也可以看出rw就是可读可写的权限。0600就是给文件所有者对创建文件的权限
6是表示给文件所有者的权限
第二个0表示同组的主用户
第三个0表示其他组的

大佬博客：Linux文件权限4位数字含义、文件权限数字是什么意思

写入文件（write函数）

#include <unistd.h>
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);第一个参数是文件描述符（就是一个文件的标识符），第二个参数是缓冲区（无指针），第三个参数是要写入文件的字节数。
这个函数可以简单理解为：将buf指向的缓冲区中的count个字节写入到文件中。如果写入成功返回整形数（写入文件的字节数），写入失败则返回-1。

示例：

#include<stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main()
{int fd;int returnbuf;char* name=NULL;name=(char*)malloc(128);printf("请输入要写入文件的姓名:\n");scanf("%s",name);fd=open("./loacallinuxfile",O_RDWR|O_CREAT,0600);if(fd==-1){printf("文件打开失败\n");perror("open");}returnbuf=write(fd,name,strlen(name));//将内容写入文件close(fd);//关闭文件printf("写入文件的字节数是:%d\n",returnbuf);//sizeof(name)是计算指针的大小，而不是计算name指向地址的大小//而要计算字符串的长度则用strlen()return 0;
}

read函数：

#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
第一个参数是文件描述符，第二个参数是缓冲区，第三个参数是要从文件里面读多少字节到缓冲区中。
read函数读的时候是从光标向后读指定的字节数。

示例：

#include<stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{int fd;int readbuf;char* buf;buf=(char*)malloc(128);fd=open("./locallinuxfile",O_RDWR|O_CREAT);if(fd==-1){printf("文件打开失败\n");perror("open");}readbuf=read(fd,buf,4);printf("从文件中读取的字节是:%s,字节数是:%d\n",buf,readbuf);return 0;
}

lseek函数：

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
第一个参数是文件描述符，第二个参数是偏移值，第三个参数是表示偏移量相对于哪个位置进行偏移。
返回值是相对文件头的偏移量，可以间接的用lseek计算文件的大小，只需将光标指向文件尾部。通常第三个参数有以下几个宏：
SEEK_SET：指向文件的头
SEEK_CUR：指向文件的当前位置
SEEK_END：指向文件的尾
lseek(fd,0,SEEK_SET);
lseek(fd,0,SEEK_END);

write、read和lseek综合使用：

#include<stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{int fd;int n_write;int n_read;char* writebuf;char* readbuf;writebuf=(char*)malloc(128);printf("请输入要写入的姓名:\n");scanf("%s",writebuf);readbuf=(char*)malloc(strlen(writebuf)+1);fd=open("./locallinuxfile",O_CREAT|O_RDWR,0600);if(fd==-1){printf("文件打开失败\n");perror("open");}n_write=write(fd,writebuf,strlen(writebuf));if(n_write==-1){printf("文件写入失败\n");perror("write");}lseek(fd,-n_write,SEEK_CUR);    //read函数读的时候是从光标向后读指定的字节数,当写完后光标在文件最后所以读不到东西,所以要用lseek函数n_read=read(fd,readbuf,n_write);if(n_read==-1){printf("文件读取失败\n");perror("read");}close(fd);printf("文件中写入了:%s,字节数是:%d\n",writebuf,n_write);printf("从文件中读取了:%s,字节数是:%d\n",readbuf,n_read);return 0;
}

文件创建函数creat函数：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int creat(const char *pathname, mode_t mode);
第一个参数是要创建的文件名（包含路径、缺省为当前路径）
第二个参数是：创建模式 （针对三种用户设置：所处用户，所处用户组，其他用户权限：读，写，执行）//可读可写可执行常见的差创建模式：
宏表示        数字      
S_IRUSR       4       可读
S_IWUSR       2       可写
S_IXUSR       1       可执行
S_IRWXU       7       可读、写、执行（也可以用数字代替，如0777）若创建成功返回创建文件的文件描述符，创建失败返回-1，

demo：

#include<stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{int fd;fd=creat("./file",S_IRWXU);if(fd==-1){printf("fail");perror("creat");}return 0;
}

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