C語言文件操作-文件IO(系統調用)

  • 文件IO (系統調用)
    • 文件描述符
    • open函數
    • read函數
    • write函數
    • lseek函數
    • close函數
    • dup函數
    • dup2函數
  • stat函數
  • getpwuid函數
  • getgrgid函數
    • 實例
  • 目錄操作
    • opendir函數
    • readdir函數
    • rewinddir函數
    • closedir函數
    • 實例

文件IO (系統調用)

文件IO就是系統調用，用戶空間進入內核空間的過程就是系統調用。
系統調用沒有緩沖機制，效率較低，可移植性也相對較差，實時性高。

文件描述符

文件描述符是使用open函數打開文件時的返回值

對文件的讀寫操作，就是通過文件描述符來完成的。

文件描述符是一個整數，在一個程序中文件描述符的范圍0-1023共計1024個，

使用 uilmit -a 可以查看一個程序中可以打開的文件的個數限制

(open files 后面對應的就是 這個值也可以使用命令 ulimit -n 2048來修改 但一般都是用默認值)

在一個程序啟動的過程中，默認就會打開三個描述符(0 1 2)，

分別對應標準輸入、標準輸出、標準錯誤。

其他文件描述符需要通過open函數來打開文件，并獲得文件描述符。

文件描述符依次遞增,文件描述符遵循復用原則,文件描述符關閉后,這個符號就空閑了,可以被其他程序使用.

open函數

open函數用來打開文件，并返回文件描述符。

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);

參數：

  • pathname：要打開的文件的路徑名
  • flags：打開文件的方式，可以是以下值：

    • O_RDONLY：只讀方式打開

    • O_WRONLY：只寫方式打開

    • O_RDWR：讀寫方式打開

    • O_CREAT：如果文件不存在，則創建文件

      • 如果指定了這個宏，則第三個參數 mode 必須填
      • 創建文件的權限還得涉及 掩碼 umask
      • umask的值 默認為 0002 這個值也可以改的
      • 最終的權限 = (mode & ~umask)
      • 所以 即使給的是 0666 最終的權限也是 0664

    • O_APPEND：在文件尾部追加內容

    • O_TRUNC：如果文件存在，清空

    • O_EXCL：如果文件存在，則返回錯誤,錯誤碼:EEXIST

  • mode：文件權限，一般八進制表示;

返回值：

  • 成功：返回文件描述符
  • 失敗：返回-1，并設置errno

read函數

read函數用來從文件中讀取內容。

#include <unistd.h>ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

參數：

  • fd：文件描述符
  • buf：讀取到的數據存放的緩沖區
  • count：要讀取的字節數

返回值：

  • 成功：返回實際讀取的字節數
  • 失敗：返回-1，并設置errno

write函數

write函數用來向文件中寫入內容。

函數原型:

#include <unistd.h>ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

參數:

  • fd：文件描述符
  • buf：要寫入的數據存放的緩沖區
  • count：要寫入的字節數

返回值:

  • 成功：返回實際寫入的字節數
  • 失敗：返回-1，并設置errno

lseek函數

lseek函數用來移動文件讀寫指針的位置。

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

參數：

  • fd：文件描述符
  • offset：相對于 whence 的偏移量
  • whence：
    • SEEK_SET：相對于文件開始位置
    • SEEK_CUR：相對于當前位置
    • SEEK_END：相對于文件結束位置

返回值：

  • 成功：返回新的文件位置
  • 失敗：返回-1，并設置errno

close函數

close函數用來關閉文件。

#include <unistd.h>int close(int fd);

參數：

  • fd：文件描述符

返回值：

  • 成功：返回0
  • 失敗：返回-1，并設置errno

dup函數

dup函數用來復制文件描述符。

#include <unistd.h>int dup(int oldfd);

參數：

  • oldfd：被復制的文件描述符

返回值：

  • 成功：返回新的文件描述符
  • 失敗：返回-1，并設置errno

dup2函數

dup2函數用來復制文件描述符并修改文件描述符。

#include <unistd.h>int dup2(int oldfd, int newfd);

參數：

  • oldfd：被復制的文件描述符
  • newfd：新的文件描述符

返回值：

  • 成功：返回新的文件描述符
  • 失敗：返回-1，并設置errno
  • 注意：如果newfd已經打開，則先關閉它。

stat函數

stat函數用來獲取文件屬性信息。

函數原型:

#include <sys/stat.h>int stat(const char *pathname, struct stat *buf);

參數:

  • pathname：文件路徑名
  • buf：存放文件屬性信息的結構體

返回值:

  • 成功：返回0
  • 失敗：返回-1，并設置errno

結構體stat的定義如下:

struct stat {dev_t     st_dev;     //磁盤設備號ino_t     st_ino;     //inode節點號mode_t    st_mode;    //文件類型和權限st_mode & S_IFMT(0777) -> 文件權限獲取文件的類型的方式: st_mode & S_IFMT 文件的類型S_IFMT     0170000   獲取類型的掩碼S_IFSOCK   0140000   套接字文件S_IFLNK    0120000   軟鏈接文件S_IFREG    0100000   普通文件S_IFBLK    0060000   塊設備文件S_IFDIR    0040000   目錄文件S_IFCHR    0020000   字符設備文件S_IFIFO    0010000   管道文件例如:判斷文件是否是普通文件if((stat.st_mode & S_IFMT) == S_IFREG)或者:if(S_ISREG(stat.st_mode))nlink_t   st_nlink;   //鏈接數uid_t     st_uid;     //所有者用戶IDgid_t     st_gid;     //所有者組IDdev_t     st_rdev;    //設備號(若此對象為設備文件)off_t     st_size;    //文件大小(字節數)blksize_t st_blksize; //塊大小(字節數)blkcnt_t  st_blocks;  //塊數time_t    st_atime;   //最后訪問時間time_t    st_mtime;   //最后修改時間time_t    st_ctime;   //最后狀態改變時間#define st_atime st_atim.tv_sec//最后訪問時間#define st_mtime st_mtim.tv_sec//最后修改時間#define st_ctime st_ctim.tv_sec//最后狀態改變時間
};

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

可以獲取鏈接的屬性

getpwuid函數

getpwuid函數用來獲取用戶信息。

函數原型:

#include <pwd.h>struct passwd *getpwuid(uid_t uid);

參數:

  • uid：用戶ID

返回值:

  • 成功：返回指向passwd結構體的指針
  • 失敗：返回NULL，并設置errno

passwd結構體的定義如下:

struct passwd {char    *pw_name;    //用戶名char    *pw_passwd;  //密碼uid_t    pw_uid;     //用戶IDgid_t    pw_gid;     //組IDchar    *pw_gecos;   //用戶信息char    *pw_dir;     //用戶主目錄char    *pw_shell;   //用戶登錄shell
};

getgrgid函數

getgrgid函數用來獲取組信息。

函數原型:

#include <grp.h>struct group *getgrgid(gid_t gid);

參數:

  • gid：組ID

返回值:

  • 成功：返回指向group結構體的指針
  • 失敗：返回NULL，并設置errno

group結構體的定義如下:

struct group {char   *gr_name;    //組名char   *gr_passwd;  //組密碼gid_t   gr_gid;     //組IDchar  **gr_mem;     //組成員列表
};

實例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <pwd.h>
#include <grp.h>int main()
{int fd;char buf[1024];struct passwd *pw;struct group *gr;struct stat st;//打開文件fd = open("test.txt", O_RDONLY, 0666);if (fd == -1) {perror("open");exit(1);}//讀取文件內容read(fd, buf, 1024);printf("%s\n", buf);//關閉文件close(fd);//獲取文件屬性if (stat("test.txt", &st) == -1) {perror("stat");exit(1);}//獲取文件所有者信息pw = getpwuid(st.st_uid);if (pw == NULL) {perror("getpwuid");exit(1);}printf("owner: %s\n", pw->pw_name);//獲取文件所屬組信息gr = getgrgid(st.st_gid);if (gr == NULL) {perror("getgrgid");exit(1);}printf("group: %s\n", gr->gr_name);return 0;
}

目錄操作

opendir函數

opendir函數用來打開目錄。

函數原型:

#include <dirent.h>DIR *opendir(const char *name);

參數:

  • name：目錄路徑名

返回值:

  • 成功：返回指向DIR結構體的指針
  • 失敗：返回NULL，并設置errno

DIR結構體:

struct dirent {ino_t     d_ino;     //inode節點號off_t     d_off;     //目錄偏移量unsigned short d_reclen; //目錄項長度unsigned char  d_type;  //目錄項類型char        d_name[NAME_MAX+1]; //目錄項名
};

readdir函數

readdir函數用來讀取目錄中的文件信息。

函數原型:

#include <dirent.h>struct dirent *readdir(DIR *dirp);

參數:

  • dirp：指向DIR結構體的指針

返回值:

  • 成功：返回指向dirent結構體的指針
  • 失敗：返回NULL，并設置errno

dirent結構體的定義如下:

struct dirent {ino_t     d_ino;     //inode節點號off_t     d_off;     //目錄偏移量unsigned short d_reclen; //目錄項長度unsigned char  d_type;  //目錄項類型char        d_name[NAME_MAX+1]; //目錄項名
};

rewinddir函數

rewinddir函數用來將目錄讀寫指針指向文件頭。

函數原型:

#include <dirent.h>void rewinddir(DIR *dirp);

參數:

  • dirp：指向DIR結構體的指針

返回值:

  • 無

closedir函數

closedir函數用來關閉目錄。

函數原型:

#include <dirent.h>int closedir(DIR *dirp);

參數:

  • dirp：指向DIR結構體的指針

返回值:

  • 成功：返回0
  • 失敗：返回-1，并設置errno

實例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <dirent.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <pwd.h>
#include <grp.h>int main()
{DIR *dir;struct dirent *dp;struct stat st;//打開目錄dir = opendir(".");if (dir == NULL) {perror("opendir");exit(1);}//讀取目錄中的文件信息while ((dp = readdir(dir)) != NULL) {printf("%s\n", dp->d_name);//獲取文件屬性if (lstat(dp->d_name, &st) == -1) {perror("lstat");exit(1);}//判斷文件類型if (S_ISDIR(st.st_mode)) {printf("d");} else if (S_ISREG(st.st_mode)) {printf("-");} else if (S_ISLNK(st.st_mode)) {printf("l");} else if (S_ISFIFO(st.st_mode)) {printf("p");} else if (S_ISSOCK(st.st_mode)) {printf("s");} else {printf("?");}//獲取文件所有者信息printf(" %d/%d ", st.st_uid, st.st_gid);//獲取文件大小printf("%ld ", st.st_size);//獲取文件修改時間printf("%s ", ctime(&st.st_mtime));}//關閉目錄closedir(dir);return 0;
}

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