函数介绍

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参数。

头文件依赖:

  #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

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

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。

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。

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

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#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:

运行前如果目录下没有src_file,会出现以下现象:

No src_file

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:

src_file < 10k

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

src_file > 10k

linux文件I/O操作

   之前有介绍过关于文件的指针和描述符,这次通过一个练习,熟悉了一下文件的open, close, read, write, sleek, dup等操作,一些主要的注意事项详见代码注释吧。
ps:部分代码写的有些龌龊,也和硬要把几个函数都试到有关,应该可以用更好的方法。fighting~~~

功能

   命令行输入三个参数,将data.dat文件中的内容拷贝到data2.dat中,并搜索data2.dathello出现的次数,消息打印重定向到dupfile.dat中。
"file.c"文件内容如下:

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//file.c
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char* argv[]) {
int fd1;
int fd2;
int fd3;
char buffer[100];

int num;
int flag = 0;
int len;
int offset = 0;
if (4 != argc) {
printf("Usage:%s source file,dest file,key word.\n", argv[0]);
return 1;
}

// test function :open(),close(),read(),write()
//打开文件,如果文件不存在,允许按照参数给定权限创建,这里文件data.dat为已经存在且写入一定内容的。
if ((fd1 = open(argv[1], O_CREAT | O_RDWR, 0777)) == -1) {
perror("Can't open the source file.\n");
return 1;
}

if ((fd2 = open(argv[2], O_CREAT | O_RDWR, 0777)) == -1) {
perror("Can't open the dest file.\n");
return 1;
}
while ((num = read(fd1, buffer, 5)) > 0) {
buffer[num] = '\0';
//防止读出乱码影响结果
if (write(fd2, buffer, num) == -1) {
perror("Write to file data2.dat failed.\n");
return 1;
}
}
close(fd1);
close(fd2);

// test function: lseek() dup()
len = strlen(argv[3]);
if ((fd2 = open(argv[2], O_RDONLY)) == -1) {
perror("Can't open the dest file.\n");
return 1;
}
while (1) {
// SEEK_SET参数表示每次都是直接用offset做偏移值,即在文件头的位置+offset;此外SEEK_CUR表示在当前位置基础上加offset偏移,SEEK_END表示偏移量为文件大小加offset值。
if (lseek(fd2, offset, SEEK_SET) == -1) {
perror("Can't move the file pointer.\n");
return 1;
}
if ((num = read(fd2, buffer, len)) < len) {
//可读到的字符数小于要搜索的字符串长度,可以跳出
break;
} else {
buffer[len] = '\0';
if (strcmp(buffer, argv[3]) == 0) {
//找到匹配,计数+1
flag++;
}
//无论是否匹配,offset都应该增加1,否则文件指针一直不变,进入死循环
offset++;
}
}
//关闭标准输出,并将打开的文件描述符重定向到标准输出
close(STDOUT_FILENO);
if ((fd3 = open("dupfile.dat", O_CREAT | O_RDWR, 0777)) == -1) {
perror("Can't creat the dup file.\n");
return 1;
}
if (dup(fd3) == -1) {
perror("Can't reserved the std out fd.\n");
return 1;
}
if (flag > 0) {
// printf打印的内容实际上已经重定向到dupfile.dat中了
printf("Find the string %s in file %s %d times.\n", argv[3], argv[2], flag);
}
close(fd2);
return 0;
}

   "data.dat"示例文件内容如下:

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hellohellohellohellohellohellohellohello

运行结果

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patten@patten-PC:~/code/workspace/cppStudy$ 
patten@patten-PC:~/code/workspace/cppStudy$
patten@patten-PC:~/code/workspace/cppStudy$ gcc -o file file.c
patten@patten-PC:~/code/workspace/cppStudy$ ./file data.dat data2.dat hello //带3个参数执行
patten@patten-PC:~/code/workspace/cppStudy$ cat data.dat
hellohellohellohellohellohellohellohello
patten@patten-PC:~/code/workspace/cppStudy$ cat data2.dat //从data.dat中拷贝的内容
hellohellohellohellohellohellohellohello
patten@patten-PC:~/code/workspace/cppStudy$ cat dupfile.dat //打印hello出现7次重定向到dupfile.dat
Find the string hello in file data2.dat 8 times.
patten@patten-PC:~/code/workspace/cppStudy$

致谢
不知名作者的一篇word文档《文件I/O操作open(),close(),read()和write()函数详解》