文件I/O操作open(),close(),read()和write()函数详解

时间：2022-04-24 19:09:02
 

1. open（）函数

功能描述：用于打开或创建文件，在打开或创建文件时可以指定文件的属性及用户的权限等各种参数。

所需头文件:#include <sys/types.h>,#include <sys/stat.h>,#include <fcntl.h>

函数原型:int open(const char *pathname,int flags,int perms)

参数：

pathname:被打开的文件名（可包括路径名如"dev/ttyS0"）

flags:文件打开方式,

O_RDONLY:以只读方式打开文件

O_WRONLY:以只写方式打开文件

O_RDWR:以读写方式打开文件

O_CREAT:如果改文件不存在，就创建一个新的文件，并用第三个参数为其设置权限

O_EXCL:如果使用O_CREAT时文件存在，则返回错误消息。这一参数可测试文件是否存在。此时open是原子操作，防止多个进程同时创建同一个文件

O_NOCTTY:使用本参数时，若文件为终端，那么该终端不会成为调用open()的那个进程的控制终端
O_TRUNC:若文件已经存在，那么会删除文件中的全部原有数据，并且设置文件大小为0
O_APPEND:以添加方式打开文件，在打开文件的同时，文件指针指向文件的末尾，即将写入的数据添加到文件的末尾

O_NONBLOCK: 如果pathname指的是一个FIFO、一个块特殊文件或一个字符特殊文件，则此选择项为此文件的本次打开操作和后续的I/O操作设置非阻塞方式。

O_SYNC:使每次write都等到物理I/O操作完成。
O_RSYNC:read 等待所有写入同一区域的写操作完成后再进行
在open()函数中，falgs参数可以通过“|”组合构成，但前3个标准常量（O_RDONLY，O_WRONLY，和O_RDWR）不能互相组合。

perms:被打开文件的存取权限，可以用两种方法表示，可以用一组宏定义：S_I(R/W/X)(USR/GRP/OTH),其中R/W/X表示读写执行权限，

USR/GRP/OTH分别表示文件的所有者/文件所属组/其他用户,如S_IRUUR|S_IWUUR|S_IXUUR,（-rex------）,也可用八进制800表示同样的权限

返回值：

成功：返回文件描述符

失败：返回-1

 

2. close（）函数

功能描述：用于关闭一个被打开的的文件

所需头文件： #include <unistd.h>

函数原型:int close(int fd)

参数：fd文件描述符

函数返回值：0成功，-1出错

 

 

3. read（）函数

功能描述： 从文件读取数据。
所需头文件： #include <unistd.h>

函数原型：ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

参数：  
fd： 将要读取数据的文件描述词。
buf：指缓冲区，即读取的数据会被放到这个缓冲区中去。
count： 表示调用一次read操作，应该读多少数量的字符。

返回值：返回所读取的字节数；0（读到EOF）；-1（出错）。

以下几种情况会导致读取到的字节数小于 count ：

    A. 读取普通文件时，读到文件末尾还不够 count 字节。例如：如果文件只有 30 字节，而我们想读取 100
字节，那么实际读到的只有 30 字节，read 函数返回 30 。此时再使用 read 函数作用于这个文件会导致 read 返回 0 。
    B. 从终端设备（terminal device）读取时，一般情况下每次只能读取一行。
    C. 从网络读取时，网络缓存可能导致读取的字节数小于 count字节。
    D. 读取 pipe 或者 FIFO 时，pipe 或 FIFO 里的字节数可能小于 count 。
    E. 从面向记录（record-oriented）的设备读取时，某些面向记录的设备（如磁带）每次最多只能返回一个记录。
    F. 在读取了部分数据时被信号中断。
读操作始于 cfo 。在成功返回之前，cfo 增加，增量为实际读取到的字节数。

 

4. write（）函数

功能描述： 向文件写入数据。
所需头文件： #include <unistd.h>

函数原型：ssize_t write(int fd, void *buf, size_t count);

返回值：写入文件的字节数（成功）；-1（出错）

功能：write 函数向 filedes 中写入 count 字节数据，数据来源为 buf 。返回值一般总是等于 count，否则就是出错了。常见的出错原因是磁盘空间满了或者超过了文件大小限制。

对于普通文件，写操作始于 cfo 。如果打开文件时使用了 O_APPEND，则每次写操作都将数据写入文件末尾。成功写入后，cfo 增加，增量为实际写入的字节数。

1. lseek（）函数 

功能描述： 用于在指定的文件描述符中将将文件指针定位到相应位置。
所需头文件： #include <unistd.h>，#include <sys/types.h>

函数原型：off_t lseek(int fd, off_t offset,int whence);

参数：

fd;文件描述符

offset:偏移量，每一个读写操作所需要移动的距离，单位是字节，可正可负（向前移，向后移）

whence:

SEEK_SET:当前位置为文件的开头，新位置为偏移量的大小

SEEK_CUR:当前位置为指针的位置，新位置为当前位置加上偏移量

SEEK_END:当前位置为文件的结尾，新位置为文件大小加上偏移量的大小

返回值：

成功：返回当前位移

失败：返回-1

 

函数实例：

功能是从一个文件（源文件）中读取最后的10K数据复制到另一个文件（目标文件）。实例中原文件以只读方式打开，目标文件以只写方式打开。若目标文件不存在，可以创建并设置权限为644。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>

#define BUFFER_SIZE 1024                      //每次读写缓存大小，影响运行效率
#define SRC_FILE_NAME "src_file"              //源文件名
#define DEST_FILE_NAME "dest_file"            //目标文件名
#define OFFSET 10240                          //复制的数据大小

int main()
{
  int src_file,dest_file;
  unsigned char buff[BUFFER_SIZE];
  int real_read_len;
  src_file=open(SRC_FILE_NAME,O_RDONLY);      //以只读方式打开源文件

 


  dest_file=open(DEST_FILE_NAME,O_RDWR|O_CREAT,S_IRUSR|S_IWUSR|S_IRGRP|S_IROTH);  if(src_file<0||dest_file<0)
  {
    printf("open file error!!!\n");
    exit(1);
  }
  lseek(src_file,-OFFSET,SEEK_END);    //将源文件的读写指针移到最后10K的起始位置

 
  while((real_read_len=read(src_file,buff,sizeof(buff)))>0)
  {
    write(dest_file,buff,real_read_len);
  }
  close(src_file);
  close(dest_file);
  return 0;
}

 

现象分析：

1.运行前如果目录下没有src_file,会出现以下现象

文件I/O操作open(),close(),read()和write()函数详解

 

2.有了源文件，但源文件小于10K，会把源文件的所有数据复制到目标文件

文件I/O操作open(),close(),read()和write()函数详解

 

3.如果源文件大于10K，则会把源文件最后的10K复制到目标文件中

文件I/O操作open(),close(),read()和write()函数详解

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