【UNIX环境高级编程】文件 I/O 操作 一 ( open | close | creat | lseek | write | read )

时间：2022-05-22 19:04:46


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一. 文件打开关闭操作相关函数介绍


1. open 函数


(1) open 函数简介

open 函数解析 : 

-- 函数定义 : 

     #include <fcntl.h>
     int
     open(const char *path, int oflag, ...);


-- 函数作用 : 打开或者创建一个文件;

-- 返回值 : 打开文件成功, 返回文件描述符; 如果失败, 返回 -1; 返回的文件描述符是最小的未用描述符值



(2) open 函数参数简介


参数解析 : 

-- const char *path : 要打开或者创建的文件名;

-- int oflag : 函数选项, 可以是多个常量进行 "或" 运算;

-- 第三参数 : 对于打开文件来说是用不到第三参数的, 如果需要创建文件, 则需要指定第三参数;


int oflag 参数必选常量解析 : 下面的三个常量必须只能且只能指定一个;

-- O_RDONLY : 打开的文件只能读取, 没有写权限;

-- O_WRONLY : 打开的文件只能写入, 没有读权限;

-- O_RDWR : 打开的文件既能读取, 也能写入, 有双权限;


int oflag 参数可选常量解析 : 

-- O_APPEND : 每次写入都追加到文件末尾;

-- O_CREATE : 如果文件不存在, 就创建, 如果有这个参数, 就需要使用第三个参数来指定创建文件时的参数;

-- O_EXCL : 指定该参数, 同时指定 O_CREATE, 文件如果存在就会报错;

-- O_TRUNC : 如果文件存在, 并且有写权限的前提下, 打开时会将其内容清空, 从新写入;

-- O_NOCTTY : 如果第一个参数文件路径指向一个终端设备, 不能将该设备作为进程的控制终端;

-- O_NONBLOCK : 如果文件路径指向一个 FIFO, 特殊文件块, 字符特殊文件, 同时指定该选项, 文件的IO操作设置为非阻塞模式;


int oflag 同步参数可选常量解析 : 

-- O_DSYNC : 每次 write 操作之前等待 IO 完成, 如果写操作不影响读取刚写入的数据, 则不等待文件属性被更新;

-- O_RSYNC : 读操作时等待, 直到所有的写操作都完成;

-- O_SYNC : 每次写都要等待物理 IO 操作完成, 包括 write 引起的文件属性更新; 即 数据和属性同步更新;



2. create 函数


(1) create 函数简介

create 函数简介 : 

-- 函数定义 : 

     #include <fcntl.h>     int     creat(const char *path, mode_t mode);
-- 返回值 : 返回只写打开的文件描述符, 出错返回 -1;

-- 等效函数 : open(path_name, O_WRONLY | O_CREATE | O_TRUNC, mode);

-- mode_t mode 参数 : 指定文件的所有者;


(2) create 函数局限性


create 局限性 : 

-- 只写 : create 函数只能以只写方式打开创建的文件;

-- 读取新文件方法 : 先 create 创建只写文件, 再调用 close 函数, 再调用 open 方法打开文件读取文件;

-- 创建只读文件 : open(path_name, O_RDWR | O_CREATE | O_TRUNC, mode);



3. close 函数



函数简介 : 

-- 函数定义 : 

     #include <unistd.h>     int     close(int fildes);
-- 作用 : 关闭文件, 并释放 进程 加在该文件上得所有 记录锁;

-- 关于进程 : 进程终止时, 内核会自动关闭该进程中打开的所有文件, 很多情况下都会使用关闭进程隐式关闭文件;



二. 文件偏移操作相关函数介绍



1. lseek 函数



(1) lseek 函数简介


lseek 函数简介 : 

-- 函数定义 : 

     #include <unistd.h>     off_t     lseek(int fildes, off_t offset, int whence);

-- 作用 : 显式的为一个打开的文件设置偏移量;

-- 返回值 : 如果设置偏移量成功, 返回新的偏移量;


(2) 文件偏移量简介


文件偏移量 :  

-- 当前文件偏移量 : 每个打开的文件都有一个当前文件偏移量, 非负整数, 从开始处计算的字节数; 读写操作都是从当前文件偏移处开始, 读写会使当前文件偏移量增加 读写的字节数;

-- 默认偏移量 : 打开一个文件时默认 当前文件偏移量 是0, 除非指定 O_APPEND 选项;

-- 偏移量的值 : 普通文件偏移量必须是非负整数; 对于某些设备文件允许存在负数偏移量, 因此判断是否可 lseek 时, 要判断返回的文件偏移量是否 == -1;


(3) int where 参数简介


where 参数简介 : 

-- SEEK_SET : 将文件偏移量设置为 0 + offset;

-- SEEK_CUR : 将文件偏移量设置为 当前位移 + offset;

-- SEEK_END : 将文件偏移量设置为 文件长度 + offset;


(4) lseek 源码示例


源码示例 : 

/*************************************************************************    > File Name: fun_lseek.c    > Author: octopus    > Mail: octopus_truth.163.com     > Created Time: 三  7/22 07:46:59 2015 ************************************************************************/#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include<stdlib.h>int main(int argc, char * argv[]){/* * 设置标准输入文件的 "当前文件偏移量",  * 设置为当前的位置 + 0; */if(lseek(STDIN_FILENO, 0, SEEK_CUR) == -1)printf("lseek 结果 -1, 该文件不能lseek\n");elseprintf("该文件可以执行 lseek 方法\n");exit(0);}

编译执行 :  

localhost:file octopus$ gcc fun_lseek.c localhost:file octopus$ ./a.out 该文件可以执行 lseek 方法


(5) 文件空洞


文件空洞形成 : 

-- 文件偏移量作用 : 文件偏移量是记录在内核中, 不引起 IO 操作, 这个偏移量主要用于执行下一次的 IO 操作;

-- 空洞形成 : 如果文件偏移量大于当前文件长度, 下一次写操作会直接加长文件, 并在中间形成一个 "文件空洞";

-- 磁盘占用情况 : 文件空洞是不占用磁盘存储区的, 写入数据超出文件长度时, 新写入的数据会重新分配磁盘块, 之间的一段文件空洞不会占用磁盘空间;



二. 文件读写操作相关函数介绍



1. read 函数



函数简介 : 

-- 函数内容 : 

     #include <sys/types.h>     #include <sys/uio.h>     #include <unistd.h>          ssize_t     read(int fildes, void *buf, size_t nbyte);
-- 作用 : 从 fildes 代表的文件中, 读取 nbyte 个函数到 buf 缓冲区中, 读取到得字节数可能少于 nbyte;

-- 返回值 : 如果 read 操作成功, 返回读取到得字节数, 如果失败, 返回 -1;



2. write 函数



函数简介 : 

-- 函数内容 : 

     #include <unistd.h>     ssize_t     write(int fildes, const void *buf, size_t nbyte);
-- 函数作用 : 将 buf 字符串的前 nbyte 个字节数据写入 files 文件标示符 代表的文件中;

-- 返回值 : 若成功, 返回已写的字节数, 如果失败返回 -1;



3. write read 函数示例



源码示例 : 

-- 源码 : 

/*************************************************************************> File Name: fun_read_write.c> Author: Han Shuliang> Mail: octopus_truth@163.com> Created Time: 五  7/29 15:00:18 2016 ************************************************************************/#include <stdio.h>#include <unistd.h>#define SIZE 1024int main(int argc, char * argv[]){    int n;    char buf[SIZE];    //读取标准输入流中的数据到 buf 字节数组中    while ((n = read(STDIN_FILENO, buf, SIZE)) > 0)        //将 buf 字节数组中的数据写出到 标准输出流中        if(write(STDOUT_FILENO, buf, n)!= n)            printf("写出内容出错");    if(n < 0)        printf("读取过程出错");return 0;}


-- 执行结果 : 

bogon:file octopus$ gcc fun_read_write.c bogon:file octopus$ ./a.out Han ShuliangHan ShuliangCSDNCSDN^Cbogon:file octopus$



4. 函数综合示例



/*************************************************************************    > File Name: fun_read.c    > Author: octopus    > Mail: octopus_truth.163.com     > Created Time: 一  7/27 07:09:36 2015 ************************************************************************/#include <stdio.h>#include <sys/types.h>// ... read() 头文件#include <sys/uio.h>// ... read() 头文件#include <unistd.h>// ... read() write() 函数头文件#include <stdarg.h>// va_list 可变参数操作头文件#include <string.h>// strlen strcat 方法的头文件#include <errno.h>// errno 的头文件#include <stdlib.h>// exit() 方法的头文件#include <fcntl.h>// open() 函数的头文件#define MAXLINE 4096#define MAXWORD 20void err_sys(const char *fmt, ...);int main(int argc, char * argv[]){char *buf = "abcdefg\n";char buf_read[MAXWORD];int fd;int creat_result;int write_size;int close_result;int read_size;//创建一个文件, 使用打开方式, 如果文件不存在, 就重创建并打开if( ( fd = open("file_read_write.file", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC) ) == -1)err_sys("创建文件出错");//向文件中写出数据if( (write_size = write(fd, buf, strlen(buf))) == -1)err_sys("向文件写出数据出错");if( (close_result = close(fd)) == -1)err_sys("关闭文件出错");if( (fd = open("file_read_write.file", O_RDONLY)) == -1)err_sys("打开文件出错");//从文件中读取文件内容if( (read_size = read(fd, buf_read, strlen(buf)) ) == -1)err_sys("读取文件出错");if( (close_result = close(fd)) == -1)err_sys("关闭文件出错");printf("文件中得内容 : %s \n", buf_read);}static void err_doit(int errnoflag, int error, const char* fmt, va_list ap){char buf[MAXLINE];//将 ap 可变参数使用 fmt 格式, 放置 MAXLINE 个字符到 buf 缓冲中vsnprintf(buf, MAXLINE, fmt, ap);/* * 如果需要错误信息, 根据错误号获取标准错误信息, 将该信息添加到 buf 缓冲中 * strlen 作用 : 获取字符串长度 * strerror 作用 : 根据错误号获取错误信息 */if(errnoflag)snprintf(buf + strlen(buf), MAXLINE - strlen(buf), ": %s", strerror(errno));//在 buf 字符串后添加换行符号strcat(buf, "\n");//刷新标准输出流fflush(stdout);//将标准错误输出添加到 buf 缓冲区中fputs(buf, stderr);//刷新所有缓冲区fflush(NULL);}void err_sys(const char *fmt, ...){va_list ap;va_start(ap, fmt);err_doit(1, errno, fmt, ap);va_end(ap);exit(0);}

执行结果 :  

octopus-2:file octopus$ lsfun_lseek.cfun_lseek_hole.cfun_read_write.coctopus-2:file octopus$ gcc fun_read_write.c octopus-2:file octopus$ sudo ./a.out Password:文件中得内容 : abcdefg octopus-2:file octopus$ lsa.outfile_read_write.filefun_lseek.cfun_lseek_hole.cfun_read_write.coctopus-2:file octopus$




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