# 文件编程 在linux系统中一切皆文件，所有打开的文件都对应一个**文件描述符**。文件描述符是一个非负数的值，当打开文件时候由系统分配，文件描述符范围0-`OPEN_MAX`，`OPEN_MAX`在早起的linux中为19，现在很多系统调整到1024，即最多能打开1024个文件。 一个进程启动时，会自动打开三个流： 1. 标准输入流，文件描述符 0 宏 `STDIN_FILENO`表示 2. 标准输出流，文件描述符 1 宏 `STDOUT_FILENO` 表示 3. 标准错误处理流；文件描述符 2 宏 `STDERR_FILENO`表示 ## 系统调用-文件访问 ### 常用函数 1. perror函数 ```c #include void perror ( const char * str ); 描述： 用来将上一个函数发生错误的原因输出到标准设备(stderr)。参数str 所指的字符串会先打印出，后面再加上错误原因字符串 ``` 2. creat函数：创建文件 ```c int creat(const char *filename,mode_t mode) 返回值： -1：失败 并把错误代码设给errno 否则：返回文件描述符 参数： filename：要创建的文件名，包含全路径，缺省路径的话默认为当前应用程序执行的路径 mode：创建文件的权限 S_IRUSR 可读-文件拥有者所有者 S_IWUSR 可写-文件拥有者所有者 S_IXUSR 可执行-文件拥有者所有者 S_IRWXU 可读、可写、可执行-文件拥有者所有者 S_IRGRP 可读-组 S_IWGRP 可写-组 S_IXGRP 可执行-组 S_IRWXG 可读、可写、可执行-组 S_IROTH 可读-其它成员 S_IWOTH 可写-其它成员 S_IXOTH 可执行-其它成员 S_IRWXO 可读、可写、可执行-其它成员 注释： 还可以直接使用数字表示访问权限 可执行 1 可写 2 可读 4 无任何权限 0 例如：文件的权限组成：文件所有者-用户所在组-其它 如果文件的属性值为 765，意思是： 文件所有者对文件的权限是 7 即 可读可写可执行 用户所在组成员对文件权限是 6 即 可读可写 其它成员对文件的属性为5 5 即 可读可执行 ``` 3. open函数 ```c #include int open(const char *path, int flags) // 如果flags没有O_CREAT时候使用 int open(const char *path, int flags,int mode) // 如果flags有O_CREAT时候使用 返回值： -1：失败 并把错误代码设给errno 否则：返回文件描述符 参数： path ：文件名,包含全路径，缺省路径，默认为可执行程序所在的路径 flags：用于指定文件的打开标志 O_RDONLY 只读打开 O_WRONLY 只写打开 O_RDWR 读写打开 还可选择以下模式与以上3种基本模式相或： O_CREAT 当打开的文件不存在的时候，创建一个文件出来，此时必须用三个参数的open O_EXCL 如果使用O_CREAT|O_EXCL选项，如果并且文件已存在,则出错返回 O_TRUNC 打开一个已存在的文件并将文件长度设置为0，其他属性保持 O_NOBLOCK 非阻塞方式打开，在读取或写入的时如果没有数据，程序不会进入阻塞态 ， O_APPEND 追加打开文件 O_TEXT 打开文本文件翻译CR-LF控制字符 O_BINARY 打开二进制字符，不作CR-LF翻译 mode：如果使用了O_CREAT的时候，才有效，此时为文件的权限， S_IRUSR 可读-文件拥有者所有者 S_IWUSR 可写-文件拥有者所有者 S_IXUSR 可执行-文件拥有者所有者 S_IRWXU 可读、可写、可执行-文件拥有者所有者 S_IRGRP 可读-组 S_IWGRP 可写-组 S_IXGRP 可执行-组 S_IRWXG 可读、可写、可执行-组 S_IROTH 可读-其它成员 S_IWOTH 可写-其它成员 S_IXOTH 可执行-其它成员 S_IRWXO 可读、可写、可执行-其它成员 ``` 4. close函数 ```c #include int close(int fd); 返回值： 0：成功 -1：失败 参数： fd：文件描述符 ``` 5. read函数 ```c int read(int fd,void *buff,size_t nbytes); 描述 ： 从当前文件偏移量开始，读取指nbyte字节到buff中； 返回值： -1：出错 0：读到文件末尾 >0:返回实际读到的字节数 参数： fd：文件描述符 buff：读取数据到的缓存地址 nbytes：读取的字节数 ``` 6. write函数 ```c int write(int fd,const void *buff,size_t nbytes) 描述 ： 从当前文件偏移量开始，写入nbyte字节到buff中； 返回值： 实际写入的字节数，如果返回值等于nbytes,说明写入成功，否则失败 ``` 7. lseek函数 ```c #include #include off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence); 描述： 改变文件访问位置 参数： fd:文件描述符 offset：偏移量（可正可负） whence：相对位置 返回值： -1：失败 否则：新的偏移量（成功） 说明： 1. 如果whence是 SEEK_SET，相对文件头 2. 如果whence是 SEEK_CUR，相对当前位置 3. 如果whence是 SEEK_END，相对文件尾 ``` - 利用lseek返回偏移量 ```c #include #include off_t curAddr; curAddr = lseek(fd,0,SEEK_CUR); ``` - 利用lseek返回文件长度 ```c #include #include off_t fileLen; fileLen = lseek(fd,0,SEEK_END); ``` 8. access函数：判断文件是否可进行某种操作 ```c #include #include int access(const char * pathname, int mode) 参数： pathname:需要检测的文件路劲名 mode:需要测试的操作模式。 R_OK 测试读许可权 W_OK 测试写许可权 X_OK 测试执行许可权 F_OK 测试文件是否存在 返回值： 成功执行时，返回0。失败返回-1，errno被设为以下的某个值 EINVAL： 模式值无效 EACCES： 文件或路径名中包含的目录不可访问 ELOOP ： 解释路径名过程中存在太多的符号连接 ENAMETOOLONG：路径名太长 ENOENT：路径名中的目录不存在或是无效的符号连接 ENOTDIR： 路径名中当作目录的组件并非目录 EROFS： 文件系统只读 EFAULT： 路径名指向可访问的空间外 EIO：输入输出错误 ENOMEM： 不能获取足够的内核内存 ETXTBSY：对程序写入出错 ``` ### 示例 ## 库函数-文件访问 库函数调用独立于操作系统， 无论是Window还是Linux或者VXworks，都是统一的接口。 ### 常用函数 1. fopen函数 ```c FILE *fopen( const char * filename, const char * mode ); 参数： filename：文件名 mode：打开模式，特别说明：当操作的是二进制文件的时候，需要在上面的参数上加上b的后缀, 返回值： 返回一个文件描述符，用于后续其他操作 ``` **模式mode的取值如下**： ![](media/image-20210115164028120.png) 2. fclose函数 ```c int fclose( FILE *fp ); 参数： fp即为需要关闭的文件描述符 返回值： 返回0关闭成功，返回-1发生错误 ``` 3. fread函数:从给定流 **stream** 读取数据到 **ptr** 所指向的数组中 ```c size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream) 参数： ptr -- 这是指向带有最小尺寸 size*nmemb 字节的内存块的指针。 size -- 这是要读取的每个元素的大小，以字节为单位。 nmemb -- 这是元素的个数，每个元素的大小为 size 字节。 stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象指定了一个输入流。 返回值： 成功读取的元素总数会以 size_t 对象返回，size_t 对象是一个整型数据类型。如果总数与 nmemb 参数不同，则可能发生了一个错误或者到达了文件末尾 ``` 使用示例： ```c #include #include int main() { FILE *fp; char c[] = "This is runoob"; char buffer[20]; /* 打开文件用于读写 */ fp = fopen("file.txt", "w+"); /* 写入数据到文件 */ fwrite(c, strlen(c) + 1, 1, fp); /* 查找文件的开头 */ fseek(fp, 0, SEEK_SET); /* 读取并显示数据 */ fread(buffer, strlen(c)+1, 1, fp); printf("%s\n", buffer); fclose(fp); return(0); } 运行结果： 让我们编译并运行上面的程序，这将创建一个文件 file.txt，然后写入内容 This is runoob。接下来我们使用 fseek() 函数来重置写指针到文件的开头，文件内容如下所示： This is runoob ``` 4. fwrite函数：把ptr所指向的内写入到流stream中 ```c size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream) 参数： ptr -- 这是指向要被写入的元素数组的指针。 size -- 这是要被写入的每个元素的大小，以字节为单位。 nmemb -- 这是元素的个数，每个元素的大小为 size 字节。 stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象指定了一个输出流。 返回值： 如果成功，该函数返回一个 size_t 对象，表示元素的总数，该对象是一个整型数据类型。如果该数字与 nmemb 参数不同，则会显示一个错误 ``` ```c #include int main () { FILE *fp; char str[] = "This is runoob.com"; fp = fopen( "file.txt" , "w" ); fwrite(str, sizeof(str) , 1, fp ); fclose(fp); return(0); } 运行结果： file.txt内容如下：This is runoob.com ``` 5. fputc、fputs写入文件 ```c int fputc( int c, FILE *fp ); //将单个字符写入到文件中 int fputs( const char *s, FILE *fp );//将字符串写入文件 返回值： 如果写入成功，它会返回写入的字符，如果发生错误，则会返回-1 ``` 6. fprintf :发送格式化输出到流 stream 中 ```c int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...) 参数: stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了流。 format -- 这是 C 字符串，包含了要被写入到流 stream 中的文本。它可以包含嵌入的 format 标签，format 标签可被随后的附加参数中指定的值替换，并按需求进行格式化。format 标签属性是 %[flags][width][.precision][length]specifier，具体讲解如下： 返回值: 如果成功，则返回写入的字符总数，否则返回一个负数 ``` | specifier（说明符） | 输出 | | :------------------ | :---------------------------------------- | | c | 字符 | | d 或 i | 有符号十进制整数 | | e | 使用 e 字符的科学科学记数法（尾数和指数） | | E | 使用 E 字符的科学科学记数法（尾数和指数） | | f | 十进制浮点数 | | g | 自动选择 %e 或 %f 中合适的表示法 | | G | 自动选择 %E 或 %f 中合适的表示法 | | o | 有符号八进制 | | s | 字符的字符串 | | u | 无符号十进制整数 | | x | 无符号十六进制整数 | | X | 无符号十六进制整数（大写字母） | | p | 指针地址 | | n | 无输出 | | % | 字符 | | flags（标识） | 描述 | | :------------ | :----------------------------------------------------------- | | - | 在给定的字段宽度内左对齐，默认是右对齐（参见 width 子说明符）。 | | + | 强制在结果之前显示加号或减号（+ 或 -），即正数前面会显示 + 号。默认情况下，只有负数前面会显示一个 - 号。 | | (space) | 如果没有写入任何符号，则在该值前面插入一个空格。 | | # | 与 o、x 或 X 说明符一起使用时，非零值前面会分别显示 0、0x 或 0X。 与 e、E 和 f 一起使用时，会强制输出包含一个小数点，即使后边没有数字时也会显示小数点。默认情况下，如果后边没有数字时候，不会显示显示小数点。 与 g 或 G 一起使用时，结果与使用 e 或 E 时相同，但是尾部的零不会被移除。 | | 0 | 在指定填充 padding 的数字左边放置零（0），而不是空格（参见 width 子说明符）。 | | width（宽度） | 描述 | | :------------ | :----------------------------------------------------------- | | (number) | 要输出的字符的最小数目。如果输出的值短于该数，结果会用空格填充。如果输出的值长于该数，结果不会被截断。 | | * | 宽度在 format 字符串中未指定，但是会作为附加整数值参数放置于要被格式化的参数之前。 | | .precision（精度） | 描述 | | :----------------- | :----------------------------------------------------------- | | .number | 对于整数说明符（d、i、o、u、x、X）：precision 指定了要写入的数字的最小位数。如果写入的值短于该数，结果会用前导零来填充。如果写入的值长于该数，结果不会被截断。精度为 0 意味着不写入任何字符。 对于 e、E 和 f 说明符：要在小数点后输出的小数位数。 对于 g 和 G 说明符：要输出的最大有效位数。 对于 s: 要输出的最大字符数。默认情况下，所有字符都会被输出，直到遇到末尾的空字符。 对于 c 类型：没有任何影响。 当未指定任何精度时，默认为 1。如果指定时不带有一个显式值，则假定为 0。 | | .* | 精度在 format 字符串中未指定，但是会作为附加整数值参数放置于要被格式化的参数之前。 | | length（长度） | 描述 | | :------------- | :----------------------------------------------------------- | | h | 参数被解释为短整型或无符号短整型（仅适用于整数说明符：i、d、o、u、x 和 X）。 | | l | 参数被解释为长整型或无符号长整型，适用于整数说明符（i、d、o、u、x 和 X）及说明符 c（表示一个宽字符）和 s（表示宽字符字符串）。 | | L | 参数被解释为长双精度型（仅适用于浮点数说明符：e、E、f、g 和 G）。 | **附加参数** -- 根据不同的 format 字符串，函数可能需要一系列的附加参数，每个参数包含了一个要被插入的值，替换了 format 参数中指定的每个 % 标签。参数的个数应与 % 标签的个数相同。 使用示例： ```c #include #include int main() { FILE * fp; fp = fopen ("file.txt", "w+"); fprintf(fp, "%s %s %s %d", "We", "are", "in", 2014); fclose(fp); return(0); } 运行结果：file.txt内容如下： We are in 2014 ``` 7. fscanf：从一个流中进行格式化输入到stream中 ```c int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...)//从一个流中格式化输入 参数: stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了流。 format -- 这是C字符串， ``` 使用示例： ```c #include #include int main() { char str1[10], str2[10], str3[10]; int year; FILE * fp; fp = fopen ("file.txt", "w+"); fputs("We are in 2014", fp); rewind(fp); fscanf(fp, "%s %s %s %d", str1, str2, str3, &year); printf("Read String1 |%s|\n", str1 ); printf("Read String2 |%s|\n", str2 ); printf("Read String3 |%s|\n", str3 ); printf("Read Integer |%d|\n", year ); fclose(fp); return(0); } 运行结果： Read String1 |We| Read String2 |are| Read String3 |in| Read Integer |2014| ``` 8. fgetc、fgets读取文件 ```c int fgetc( FILE * fp ); //读出单个字符 返回值是读取的字符，如果发生错误则返回 -1 char *fgets( char *buf, int n, FILE *fp );//读n-1字符串并在最后追加一个 null 字符来终止字符串 可以使用fscanf()函数读取文件中包含多个结束符'\0'的文件，因为fgets()函数遇到'\0'字符串结束符时就会退出。但是fscanf()在遇到第一个空格和换行符时，它会停止读取 ``` ```c ``` ```c #include #include #include int main(int argc, char *argv[]) { FILE *fp = NULL; char write_buf[]={0}; char read_buf[] ={0}; int count; int str; int i = 0; char cha = 1; fp = fopen("test.txt", "w+"); count = fputs("This is a file operation test!\n", fp); if(count < 0) printf("write file failed!\n"); str = fputc('9', fp); printf("1 str = %c\n", str); str = fputc('\n', fp); printf("2 str = %c\n", str); for(i=1; i<=3; i++) fprintf(fp, "this is NO.%d test!\n",i); if(0 != fclose(fp)) { printf("close txt failed!\n"); fp = 0; } fp = fopen("test.txt", "r+");//以可读写的方式打开文件 //fgets() printf("--------------------test read!!!\n"); printf("use fgets():\n"); for(i = 0; i <= 5; i++) { fgets(read_buf, 60, fp); printf("readbud_%d = %s\n", i ,read_buf); } //fgetc() printf("\n--------------------------------\n"); if(0 != fclose(fp)) { printf("close txt failed!\n"); fp = 0; } fp = fopen("test.txt", "r+");//以可读写的方式打开文件 printf("use fgetc():\n"); do{ cha = fgetc(fp); printf("%c",cha); } while(cha > 0); //fscanf() printf("\n--------------------------------\n"); if(0 != fclose(fp)) { printf("close txt failed!\n"); fp = 0; } fp = fopen("test.txt", "r+");//以可读写的方式打开文件 printf("\nuse fscanf():\n"); while(i>0) { i = fscanf(fp, "%s", read_buf); printf("%s\n", read_buf); } printf("file operation test finish!\n"); fclose(fp); exit(0); } ```