（P4-P5）文件与IO：open、close、creat、read、write，errno的使用

2024-06-08 06:18
文章标签 使用 open read io close errno write p5 p4 creat

本文主要是介绍（P4-P5）文件与IO：open、close、creat、read、write，errno的使用，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

文章目录

    • 1.什么是I/O以及errno的使用
    • 2.文件描述符
    • 3.文件系统调用

1.什么是I/O以及errno的使用

  • 输入/输出是主存和外部设备之间拷贝数据的过程
    （1）设备——>内存（输入操作）
    （2）内存——>设备（输出操作）
  • 高级I/O：标准C库
    ANSI C提供的标准库称为高级I/O，通常也称为带缓冲的I/O
  • 低级I/O：系统调用IO
    通常也称为不带缓冲的I/O

2.文件描述符

  • 对于Linux而言，所有对设备或文件的操作都是通过文件描述符进行的
  • 当打开或者创建一个文件的时候，内核向进程返回一个文件描述符(非负整数)。
    后序对文件的操作只需通过该文件描述符，内核记录有关这个打开文件的信息。
  • 一个进程启动时，默认打开了3个文件，标准输入、标准输出、标准错误，对应文件描述符是0（STDIN_FILENO），1（STDOUT_FILENO），2（STDERR_FILENO），这些常量定义在unistd.h头文件中。
  • 注意：
标准C库访问文件，使用的是文件指针：FILE* fp
系统调用访问文件，使用int fp系统调用				  标准C库
STDIN_FILENO 		  stdin
STDOUT_FILENO 		  stdout
STDERR_FILENO 	      stderr
  • 代码：P4fileno.c
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>int main(void)
{printf("fileno(stdin) = %d\n", fileno(stdin));return 0;
}
  • 测试：
    该文件指针对应的文件描述符为0
    在这里插入图片描述

3.文件系统调用

  • open系统调用
    有几种方法可以获得允许访问文件的文件描述符。最常用的是使用open系统调用
（1）int open(const char *path, int flags);
参数：
path：文件的名称，可以包含（绝对和相对）路径
flags：文件打开模式返回值：
打开成功，返回文件描述符
打开失败，返回-1（2） int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
参数：文件的名称，可以包含（绝对和相对）路径
flags：文件打开模式
mode：用来规定对该文件的所有者，文件的用户组及系统中其它用户的访问权限
返回值：
打开成功，返回文件描述符；
打开失败，返回-1；
  • 代码：P4open.c
    注意errno输出的三种方式
//下面的头文件来自man 2 open
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>// #define ERR_EXIT(m) (perror(m), exit(EXIT_FAILURE))
//等价于下面的一条一句，注意斜杠后面不能有空格,前面可以有空格
#define ERR_EXIT(m) \do \{ \perror(m); \exit(EXIT_FAILURE); \} while(0)int main(void)
{int fd;//O_RDONLY只读方式打开fd = open("test.txt", O_RDONLY);if (fd == -1){fprintf(stderr,"open error with errno=%d_%s\n", errno, strerror(errno));//错误输出方法1perror("open error");//错误输出方法2ERR_EXIT("open error");//错误输出方法3exit(EXIT_FAILURE);//EXIT_FAILURE=1}printf("open succ\n");return 0;
}
  • 测试：
    在这里插入图片描述
  • 代码：P4open2.c
//下面的头文件来自man 2 open
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>#define ERR_EXIT(m) \do \{ \perror(m); \exit(EXIT_FAILURE); \} while(0)int main(void)
{umask(0);int fd;fd = open("test.txt", O_WRONLY| O_CREAT, 0666);if (fd == -1){ERR_EXIT("open error");exit(EXIT_FAILURE);}printf("open succ\n");return 0;
}
  • 测试：
    若注释掉umask(0)，则与预期设置的0666不一样，这是由于umask造成的
    在这里插入图片描述
    666去掉022的权限（6的权限是4和2，去掉2的权限就是4），所以最终是644
    在这里插入图片描述
    新创建的文件的权限是0666
    在这里插入图片描述
  • 打开方式总结
    所有这些标志值的符号名称可以通过#include <fcntl.h>访问
    在这里插入图片描述
  • 代码：P4open3.c
//下面的头文件来自man 2 open
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>#define ERR_EXIT(m) \do \{ \perror(m); \exit(EXIT_FAILURE); \} while(0)int main(void)
{umask(0);int fd;//O_EXCL:如果文件存在则打开失败fd = open("test.txt", O_WRONLY| O_CREAT| O_EXCL, 0666);if (fd == -1){ERR_EXIT("open error");exit(EXIT_FAILURE);}printf("open succ\n");return 0;
}
  • 测试：
    不如数字创建方便
    S_IRUSR,S_IWUSR,S_IXUSR组合在一起就是7，其它以此类推
    在这里插入图片描述
  • 访问权限总结：下面的访问权限在man 2 open中
    在这里插入图片描述
  • 代码：P4open4.c
//下面的头文件来自man 2 open
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>#define ERR_EXIT(m) \do \{ \perror(m); \exit(EXIT_FAILURE); \} while(0)int main(void)
{umask(0);int fd;//创建600权限fd = open("test2.txt", O_WRONLY| O_CREAT| O_EXCL, S_IRUSR|S_IWUSR);if (fd == -1){ERR_EXIT("open error");exit(EXIT_FAILURE);}printf("open succ\n");close(fd);return 0;
}
  • 测试：
    在这里插入图片描述
  • open返回的错误码说明
若open返回的错误码是EMFILE
进程能够打开的文件数量
[root@host131 ~]# ulimit -n
1024若open 返回的错误码是ENFILE
系统能够打开的文件数量，与内存有关
[root@host131 ~]# cat /proc/sys/fs/file-max
179974
  • close系统调用
    为了重新利用文件描述符，用close()系统调用释放打开的文件描述符
int close(int fd);
参数：
fd：要关闭的文件的文件描述符返回值：
如果出现错误，返回-1；
调用成功返回0
  • creat系统调用
    为了维持与早期的UNIX系统的向后兼容性
int creat(const char *path, mode_t mode);参数：
path：文件的名称，可以包含（绝对和相对）路径
mode：用来规定对该文件的所有者，文件的用户组及系统中其它用户的访问权限返回值：
打开成功，返回文件描述符
打开失败，返回-1fd=creat(file,mode);
完全等价于近代的open()调用
fd=open(file, O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, mode);
  • read系统调用
    一旦有了与一个打开文件描述符相连的文件描述符，只要该文件是用O_RDONLY或O_RDWR标志打开的，就可以用read()系统调用从该文件中读取字节
    man 2 read
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);参数：
fd：想要读的文件的文件描述符
buf：指向内存块的指针，从文件中读取来的字节放到这个内存块中
count：从该文件复制到buf中的字节个数返回值：
如果出现错误，返回-1；
读文件结束，返回0；
否则返回从该文件复制到规定的缓冲区中的字节数
  • write系统调用：用write()系统调用将数据写到一个文件中
ssize_t与size_t的区别
size_t是无符号整数，可以看成unsigned int
ssize_t是有符号整数，可以看成是intssize_t write(int fildes, const void *buf, size_t nbyte);
函数参数：
fd：要写入文件的文件描述符
buf：指向内存块的指针，从这个内存块中读取数据写入到文件中
count：要写入文件的字节个数返回值：
如果出现错误，返回-1
如果写入成功，则返回写入到文件中的字节个数

  • ref：ssize_t和size_t的区别

  • read与write的区别？
    read操作表示将数据从磁盘读到缓冲区了
    write操作并不意味着缓冲区的数据写入到磁盘中，除非指定O_SYNC选项来打开（O_SYNC：写操作将被阻塞，直到数据被写入到物理硬件上面，才会返回），或者调用fsync()函数来进行同步

  • 代码：P5copy.c

//下面的头文件来自man 2 open
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>#define ERR_EXIT(m) \do \{ \perror(m); \exit(EXIT_FAILURE); \} while(0)//实现拷贝文件的功能
int main(int argc, char* argv[])
{int infd;int outfd;if (argc !=3 ){fprintf(stderr, "Usage %s src dts", argv[0]);ERR_EXIT(EXIT_FAILURE);}infd = open(argv[1], O_RDONLY);if (infd == -1)ERR_EXIT("open src error");if ((outfd = open(argv[2], O_WDONLY|O_CREAT|O_TRUNC, 0644)) == -1)ERR_EXIT("open dst error");//将infd的内容写入到outfdchar buf[1024];int nread;while ((nread = read(infd, buf, 1024) >0){write(outfd, buf, 1024);}close(infd);close(outfd);return 0;
}

  • 测试：
    在这里插入图片描述

  • 文件的随机读写
    （1）到目前为止的所有文件访问都是顺序访问。这是因为所有的读和写都是从当前文件的偏移位置开始，然后文件偏移值自动地增加到刚好超出读或写结束时的位置，使它为下一次访问做好准备
    （2）有个文件偏移机制，在Linux系统中，随机访问就变得很简单，你所需做的只是将当前文件移动改变到有关的位置，它将迫使一次read()或write()发生在这一位置。（除非文件被O_APPEND打开，在这种情况下，任何write调用仍将发生在文件结束处）

  • lseek
    对应C函数库的fseek（功能一致），目的是进行随机读写；
    功能：通过指定相对于开始位置、当前位置或末尾位置的字节数来重定位插入位置，这取决于lseek()函数中指定的位置

off_t lseek(int fd, off_t offset, int base);
参数：
fd：需设置的文件标识符
offset：偏移量
base：搜索的起始位置返回值：
返回新的文件偏移值

  • lseek中的搜索起始base位置
    定义在<unistd.h>
    在这里插入图片描述

  • 代码：P5lseek.c

//下面的头文件来自man 2 open
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>#define ERR_EXIT(m) \do \{ \perror(m); \exit(EXIT_FAILURE); \} while(0)int main(void)
{int fd;fd = open("test.txt", O_RDONLY);if (fd == -1)ERR_EXIT("open error");char buf[1024] = {0};int ret = read(fd, buf ,5);//读取5个字节到缓冲区，文件指针在5的位置if (ret == -1)ERR_EXIT("read error");printf("buf = %s\n", buf);//从当前指针所在位置偏移，偏移0个字节，返回值就是偏移量//该偏移量就等于当前指针所在的位置ret =lseek(fd, 0, SEEK_CUR);if (ret == -1)ERR_EXIT("lseek");printf("current offset = %d\n", ret);return 0;
}

  • 测试：
    当前偏移量为5
    在这里插入图片描述
    od -c XXX.txt查看空洞文件
    磁盘最小块单元是4k，查看方法du -h XXXX.txt
    在这里插入图片描述

  • 代码：P5hole.c

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>#define ERR_EXIT(m) \do \{ \perror(m); \exit(EXIT_FAILURE); \} while(0)//空洞文件的eg
int mian(void)
{int fd;fd = open("hole.txt", O_WRONLY| O_CREAT| O_TRUNC, 0644);if (fd == -1)ERR_EXIT("open with error");write(fd, "ABCDE", 5);// int ret = lseek(fd, 32, SEEK_CUR);int ret = lseek(fd, 1024*1024*1024, SEEK_CUR);//仅仅在内核操作，不会在磁盘IO进行操作if (ret == -1)ERR_EXIT("lseek error");write(fd, "hello", 5);close(fd);return 0;
}

  • 测试：
    使用ls -lh查看的文件大小为1G多，实际在磁盘上的数据并没有1G多。实际上1G多的空洞文件并不存放在磁盘上，只保存必要信息
    一个文件的大小并不等于其在磁盘上所占用的空间
    在这里插入图片描述

  • opendir
    功能：打开一个目录

原型：
DIR *opendir(const char *name);参数：
pathname：文件的路径名，相对路径和绝对路径都行返回值：
打开成功，返回一个目录指针
打开失败，则返回0
  • readdir
    功能：访问指定目录中下一个连接的细节
struct dirent* readdir(DIR *dirptr);参数：
dirptr：目录指针返回值：
返回一个指向dirent结构的指针，它包含指定目录中下一个连接的细节；
没有更多连接时，返回0；
  • closedir
    功能：关闭一个已经打开的目录
int closedir(DIr *dirptr)参数：
dirptr：目录指针
返回值：调用成功返回0，失败返回-1
  • 目录信息结构体

struct old_linux_dirent 
{long  d_ino;              /* inode number */文件在目录中的偏移位置off_t d_off;              /* offset to this old_linux_dirent */unsigned short d_reclen;  /* length of this d_name */文件名称的长度char  d_name[NAME_MAX+1]; /* filename (null-terminated) */
name最重要
}
  • 代码：P5ls.c
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>#include <dirent.h>#define ERR_EXIT(m) \do \{ \perror(m); \exit(EXIT_FAILURE); \} while(0)//编写简单的ls命令
int main(void)
{DIR *dir = opendir(".");//打开当前目录struct dirent *de;while ((de = readdir(dir)) != NULL)//man readdir{if (strncmp(de->d_name，"."， 1) == 0)continue;printf("%s\n", de->d_name);}close(dir);exit(EXIT_SUCCESS);//等价于exit(0);
}

  • 测试：
    在这里插入图片描述

  • 其它：
    mkdir系统调用：用来创建一个称为pathname的新目录，它的权限位设置为mode
    在这里插入图片描述
    rmdir系统调用：删除一个空目录
    在这里插入图片描述
    chmod和fchmod系统调用：用来改变给定路径名pathname的文件的权限位
    文件的路径名：绝对路径，or相对路径
    在这里插入图片描述
    chown和fchown系统调用：用来改变文件所有者的识别号(owner id)或者它的用户组识别号(group ID)
    在这里插入图片描述

  • Makefile

.PHONY:clean all
CC=gcc
CFLAGS=-Wall -g
BIN=01fileno 02open 03open 04open 05open 01cp 02lseek 03hole 04ls
all:$(BIN)
%.o:%.c$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
clean:rm -f *.o $(BIN)

这篇关于（P4-P5）文件与IO：open、close、creat、read、write，errno的使用的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1041400。

相关文章

Mybatis官方生成器的使用方式

Mybatis官方生成器的使用方式

《Mybatis官方生成器的使用方式》本文详细介绍了MyBatisGenerator（MBG）的使用方法,通过实际代码示例展示了如何配置Maven插件来自动化生成MyBatis项目所需的实体类、Map... 目录1. MyBATis Generator 简介2. MyBatis Generator 的功能3
阅读更多...
Python中使用defaultdict和Counter的方法

Python中使用defaultdict和Counter的方法

《Python中使用defaultdict和Counter的方法》本文深入探讨了Python中的两个强大工具——defaultdict和Counter,并详细介绍了它们的工作原理、应用场景以及在实际编... 目录引言defaultdict的深入应用什么是defaultdictdefaultdict的工作原理
阅读更多...
使用Python进行文件读写操作的基本方法

使用Python进行文件读写操作的基本方法

《使用Python进行文件读写操作的基本方法》今天的内容来介绍Python中进行文件读写操作的方法,这在学习Python时是必不可少的技术点,希望可以帮助到正在学习python的小伙伴,以下是Pyth... 目录一、文件读取：二、文件写入：三、文件追加：四、文件读写的二进制模式：五、使用 json 模块读写
阅读更多...
Python使用qrcode库实现生成二维码的操作指南

Python使用qrcode库实现生成二维码的操作指南

《Python使用qrcode库实现生成二维码的操作指南》二维码是一种广泛使用的二维条码,因其高效的数据存储能力和易于扫描的特点,广泛应用于支付、身份验证、营销推广等领域,Pythonqrcode库是... 目录一、安装 python qrcode 库二、基本使用方法1. 生成简单二维码2. 生成带 Log
阅读更多...
Python如何使用seleniumwire接管Chrome查看控制台中参数

Python如何使用seleniumwire接管Chrome查看控制台中参数

《Python如何使用seleniumwire接管Chrome查看控制台中参数》文章介绍了如何使用Python的seleniumwire库来接管Chrome浏览器,并通过控制台查看接口参数,本文给大家... 1、cmd打开控制台，启动谷歌并制定端口号，找不到文件的加环境变量chrome.exe --rem
阅读更多...
Oracle数据库使用 listagg去重删除重复数据的方法汇总

Oracle数据库使用 listagg去重删除重复数据的方法汇总

《Oracle数据库使用listagg去重删除重复数据的方法汇总》文章介绍了在Oracle数据库中使用LISTAGG和XMLAGG函数进行字符串聚合并去重的方法,包括去重聚合、使用XML解析和CLO... 目录案例表第一种：使用wm_concat() + distinct去重聚合第二种：使用listagg，
阅读更多...
使用C#代码计算数学表达式实例

使用C#代码计算数学表达式实例

《使用C#代码计算数学表达式实例》这段文字主要讲述了如何使用C#语言来计算数学表达式,该程序通过使用Dictionary保存变量,定义了运算符优先级,并实现了EvaluateExpression方法来... 目录C#代码计算数学表达式该方法很长，因此我将分段描述下面的代码片段显示了下一步以下代码显示该方法如
阅读更多...
Go语言使用Buffer实现高性能处理字节和字符

Go语言使用Buffer实现高性能处理字节和字符

《Go语言使用Buffer实现高性能处理字节和字符》在Go中,bytes.Buffer是一个非常高效的类型,用于处理字节数据的读写操作,本文将详细介绍一下如何使用Buffer实现高性能处理字节和... 目录1. bytes.Buffer 的基本用法1.1. 创建和初始化 Buffer1.2. 使用 Writ
阅读更多...
redis-cli命令行工具的使用小结

redis-cli命令行工具的使用小结

《redis-cli命令行工具的使用小结》redis-cli是Redis的命令行客户端,支持多种参数用于连接、操作和管理Redis数据库,本文给大家介绍redis-cli命令行工具的使用小结,感兴趣的... 目录基本连接参数基本连接方式连接远程服务器带密码连接操作与格式参数-r参数重复执行命令-i参数指定命
阅读更多...
PyTorch使用教程之Tensor包详解

PyTorch使用教程之Tensor包详解

《PyTorch使用教程之Tensor包详解》这篇文章介绍了PyTorch中的张量（Tensor）数据结构,包括张量的数据类型、初始化、常用操作、属性等,张量是PyTorch框架中的核心数据结构,支持... 目录1、张量Tensor2、数据类型3、初始化（构造张量）4、常用操作5、常用属性5.1 存储（st
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2