文章目錄

一、C語言的文件IO相關函數操作

1、1 fopen與fclose

1、2 fwrite

1、3 fprintf與fscanf

1、4?fgets與fputs

二、系統調用相關接口

2、1 open與close

2、2 write和read

三、簡易模擬實現cat指令

四、總結

🙋?♂??作者：@Ggggggtm?🙋?♂?

👀?專欄：Linux從入門到精通? 👀

💥?標題：文件操作💥

????寄語：與其忙著訴苦，不如低頭趕路，奮路前行，終將遇到一番好風景????

? 本篇文章主要會講解C語言的文件IO相關操作的函數，同時也會對Linux下的文件操作系統調用接口進行講解。希望本篇文章會對你有所幫助。

一、C語言的文件IO相關函數操作

1、1 fopen與fclose

? fopen() 函數原型：FILE *fopen(const char *filename, const char *mode); 作用：打開一個文件，并返回一個文件指針。參數：

filename：要打開的文件名（含路徑）。
mode：打開文件的模式，如 "r" 表示只讀，"w" 表示寫入（如果文件存在則清空內容），"a" 表示追加寫入等。

? 具體如下圖：

? fclose() 函數原型：int fclose(FILE *stream); 作用：關閉一個打開的文件。參數：

stream：要關閉的文件指針。

? ?具體可結合下圖理解：

? 我們知道使用 fopen 時需要添加索要打開文件的路徑。當我們以w的方式進行打開時，該文件不存在會自動創建文件，具體代碼如下圖：
#include<stdio.h>    int main()    
{    FILE* fd = fopen("log.txt","w");    if(fd==NULL)    {    perror("fopen");    }    fclose(fd);  //while死循環完全是為了方便查看和觀察while(1){sleep(1);}                                                                                                                                        return 0;    
} 
? 上述代碼中，fopen中并沒有添加路徑，只有一個文件名字。那么能打開成功嗎？其次是，當前目錄下并沒有 log.txt 文件，如果能打開成功，文件會被創建到哪里呢？我們帶著這些疑問接著往下看。

? 我們不妨先觀察一下運行結果，如下圖：

? 我們看到確實能夠出創建出來，也是創建在了當前目錄了！這是為什么呢？當一個程序運行起來后，會在內存中創建相應的數據結構，同時變成進程。該進程包含了當前所在的工作目錄，且還有當前的可執行文件所在的目錄。具體如下圖：

? 所以即使我們并沒有添加路徑，操作系統也會知道當前所在的路徑。并且默認創建到當前的工作路徑下。

1、2 fwrite

? fwrite的函數原型：size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream)。用于將數據塊按字節寫入文件。參數：

ptr：指向要寫入的數據的指針。
size：要寫入的每個數據項的字節數。
count：要寫入的數據項的數量。
stream：目標文件的指針。

? 我們也可看下圖理解：

? 我們現在用fwrite向log.txt中寫入，具體代碼如下：
#include<stdio.h>    
#include<string.h>int main()
{FILE* fp = fopen("log.txt","w");if(fp==NULL){perror("fopen");}//進行文件操作const char *s1 = "hello Linux\n"; fwrite(s1, strlen(s1), 1, fp);fclose(fp);    return 0;
}
? ?這里有一個問題：在寫入文件時，要不要把s1的‘\0’寫入呢？答案是不用。字符串結尾標志'\0'只是C語言規定的。文件并不用遵守C語言的規則！我們看運行結果：

? log.txt文件中確實被寫入了。假如我們注釋掉寫入的代碼，只是打開后直接關閉文件，結果會是什么呢？如下圖：

? 文件內容為空了！！！為什么呢？原因是以“w”的方式打開文件，就是在寫入前會被清空文件內容。?

1、3 fprintf與fscanf

? fprintf() 函數原型：int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...); 作用：向文件中按指定格式寫入數據。參數：

stream：要寫入的文件指針。
format：格式化字符串，類似于printf()函數的格式化參數。返回值：成功寫入的字符數，出錯時返回負值。

? fprintf與printf相比，fprintf第一個參數是FILE* ，其他的都一樣。只不過是輸出到了指定的文件上。

? fscanf() 函數原型：int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...); 作用：從文件中按指定格式讀取數據。參數：

stream：要讀取的文件指針。
format：格式化字符串，類似于scanf()函數的格式化參數。返回值：成功讀取并匹配的項目數量，出錯或到達文件結尾時返回EOF。

? fscanf() 與scanf() 相比，fscanf() 第一個參數是FILE* ，其他的都一樣。讀取數據時，是從指定的文件上讀取。

? 這里我們就舉例說明fsacnf，我們想要把文件的內容讀取并輸出，代碼如下：
#include<stdio.h>    
#include<unistd.h>    
#include<string.h>    int main()    
{    FILE* fp = fopen("log.txt","r");    if(fp==NULL)    {    perror("fopen");    }    char line[128];    while(fscanf(fp,"%s",line) != EOF)    {                                                                                                                                                        printf("%s\n", line);    }   return 0;
} 
? 運行結果如下：

? 注意，當我們要讀取內容是，要修改打開文件的方式，應該以“r”的方式打開文件。否則會出現意想不到的結果！！！

1、4?fgets與fputs

? fgets() 函數原型：char *fgets(char *str, int n, FILE *stream); 作用：從文件中讀取一行字符串。參數：

str：要讀取的字符串存放的緩沖區。
n：最多讀取的字符數（包括換行符）。
stream：要讀取的文件指針。返回值：成功時返回str，失敗或到達文件結尾時返回NULL。

? ?具體如下圖：

? fputs() 函數原型：int fputs(const char *str, FILE *stream); 作用：向文件中寫入一個字符串。參數：

str：要寫入的字符串。
stream：要寫入的文件指針。返回值：成功寫入的字符數，出錯時返回EOF。

?具體如下圖：

? 我們結合下述實例來理解fgets和fputs的用法，代碼如下：

#include<stdio.h>    
#include<unistd.h>    
#include<string.h>    int main()    
{    FILE* fp = fopen("log.txt","r");    if(fp==NULL)    {    perror("fopen");    }     char line[64];//fgets -> C -> s(string) -> 會自動在字符結尾添加\0while(fgets(line, sizeof(line), fp) != NULL)                                                                                                             {//printf("%s", line);fputs(line, stdout); //輸出到屏幕上}fclose(fp);return 0;
} ?

? ?運行結果如下：

二、系統調用相關接口

2、1 open與close

? ?open()函數：open函數用于打開文件并獲取文件描述符。它接受一個文件路徑和一組標志作為參數，并返回一個用于后續文件操作的文件描述符。函數原型：int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode)。詳細解釋：

函數說明：打開文件并獲取文件描述符。
參數：
pathname：要打開的文件路徑。
flags：打開文件的標志，例如O_RDONLY（只讀）、O_WRONLY（只寫）、O_RDWR（讀寫）等。
mode：在創建新文件時使用的權限位。
返回值：
成功：返回一個非負整數，表示文件描述符。
失敗：返回-1，并設置errno來指示錯誤。

? 具體可結合下圖理解：

? 有很多的選項，我們想要添加那個選項，只需要在第二個參數按位與（‘|’）?上就行。為什么按位與（‘|’）呢？這里涉及到了位圖的知識。想要知道的可以去了解一下位圖。

? close()函數：close函數用于關閉打開的文件。它接受文件描述符作為參數，并返回一個表示成功與否的狀態值。? ?函數原型：int close(int fd)。詳細解釋：

函數說明：關閉打開的文件。
參數：
fd：要關閉的文件描述符。
返回值：
成功：返回0。
失敗：返回-1，并設置errno來指示錯誤。

? 我們通過如下實例來理解open和close。代碼如下：
#include<stdio.h>    
#include<unistd.h>    
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>int main()    
{    int fd1 = open("log.txt", O_RDONLY);int fd2 = open("log2.txt", O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, 0666); //rw-rw-rw-if(fd1 < 0 || fd2 < 0){perror("open");                                                                                                                                  return 1;}close(fd1);close(fd2);return 0;
} 
? 運行結果如下：

? 確實打開成功了。為什么log2.txt與我們設置的權限并不相同呢？不要忘記了系統中還有umask掩碼。

2、2 write和read

? write()函數：write函數用于向文件中寫入數據。它接受文件描述符、要寫入的數據和字節數作為參數，并返回實際寫入的字節數。函數原型：ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count)。詳細解釋：

函數說明：向文件中寫入數據。
參數：
fd：要寫入的文件描述符。
buf：要寫入的數據的緩沖區。
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來指示錯誤。

? read()函數：read函數從文件中讀取數據。它接受文件描述符、緩沖區指針和要讀取的字節數作為參數，并返回實際讀取的字節數。函數原型：ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count)。詳細解釋：

函數說明：從文件中讀取數據。
參數：
fd：要讀取的文件描述符。
buf：用于存儲讀取數據的緩沖區。
count：要讀取的最大字節數。
返回值：
成功：返回實際讀取的字節數。
失敗：返回-1，并設置errno來指示錯誤。

? write和read用起來也相對簡單。這里就不再舉例詳細解釋說明了。?

三、簡易模擬實現cat指令

? 我們知道，cat是打印出一個文件的內容。我們學習了文件操作后，就來簡單的模擬實現一下cat指令。

? cat指令不就是接受到文件，然后打印出文件的內容嗎。這好像就是我們剛剛學了文件操作。我們直接看代碼：
#include<stdio.h>    
#include<unistd.h>    
#include<string.h>
int main(int argc,char* argv[])
{    if(argc != 2)     {    printf("argv error!\n");    return 1;    }    FILE *fp = fopen(argv[1], "r");     if(fp == NULL)    {    //strerror    perror("fopen");    return 2;    }    //按行讀取                                                                                                                                               char line[64];    //fgets -> C -> s(string) -> 會自動在字符結尾添加\0 // 將文件的內容打印到屏幕上   while(fgets(line, sizeof(line), fp) != NULL)    {    //printf("%s", line);    fprintf(stdout, "%s", line); //fprintf->stdout?}fclose(fp);return 0;
}
? 在運行時加上文件名就可以打印出文件的內容了。再加上我們之前講到的創建子進程進行程序替換實現的簡易版的shell，不就是實現了cat指令嘛！！！我們看輸出結果：

四、總結

? 本篇文章講述了一系列的文件操作函數。其實我們學的C語言的文件操作函數，底層都是封裝的系統調用的接口。因為我們對文件的寫入和讀取，不就是對硬盤的寫入和讀取嗎！文件可是放在硬盤上的。語言想要訪問硬件設備，必須通過操作系統！！！?

? 每套語言都是有自己的文件操作函數，底層都是封裝的系統調用的接口。但是操作系統不只是有Linux，還有windows等等。那語言就是封裝所有的操作系統的接口唄。只不過是在調用時會有選擇判斷。這樣封裝后，語言就有了跨平臺性。