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1.打开文件
1.1 fopen函数原型
1.1.1 fopen函数
#include <stdio.h>
FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);函数简介：fopen函数是 C 语言标准库中的一个函数，用于打开文件并返回一个文件指针。
函数参数：
pathname：字符串，表示要打开的文件名。
mode：字符串，表示打开文件的模式，具体设置方法参考表 1-1
表 1-1 fopen函数 mode参数参考表
函数返回值：
成功：返回文件指针。
失败：返回NULL，并设置errno。
1.1.2 fopen函数原理
图 1-1 fopen函数原理
调用fopen函数后，会在用户空间创建一个FILE对象，同时通过open系统调用在内核创建sturct file对象和struct inode对象，open系统调用原理参考：文件IO_打开和关闭文件（附Linux-5.15.10内核源码分析）
调用open成功后会返回一个fd（文件描述符），FILE对象的_fileno成员会记录该fd，_fileno是用户空间和内核空间数据交互的桥梁。
后续可以使用_fileno和文件IO系统调用直接和内核交互，也可以通过FILE文件指针和标准IO接口和内核交互。
1.1.3 文本文件和二进制文件区别？
图 1-2 文本文件和二进制文件
文本文件和二进制文件在存储层是一样的，都是以二进制形式存储。
不同的点在与逻辑层，文本文件通常为符合某种编码规范（如ASCII码）的文件，操作文本文件时，我们的输入输出数据要符合编码规范，这个是人为规定，如果不符合编码规范会出现乱码等现象。
二进制文件以值编码为规范，输入输出数据为数值（如十六进制）形式，以二进制模式读写文件，通常不容易出错，因为数据所见即所得，中间不存在转换环节。
1.1.4 “r"模式和“rb”模式区别？
、"r" 模式：以文本模式打开文件进行读取。在文本模式下，文件中的换行符会被转换为换行符（\n），而不同操作系统上的换行符可能有所不同（例如，Windows 上的换行符是 \r\n）。此模式适用于读取文本文件，例如纯文本文件、CSV 文件等。
"rb" 模式：以二进制模式打开文件进行读取。在二进制模式下，文件中的数据会以字节的形式读取，不会进行任何转换。此模式适用于读取二进制文件，例如图片、音频、视频等。
1.1.5 fopen函数使用示例
#define TEST_FILE "/tmp/test.txt"
int fopen_test() {
FILE *fp = fopen(TEST_FILE, "r+");
if (!fp) {
perror("fopen error");
return -1;
}
fclose(fp);
return 0;
}1.2 fdopen函数原型
1.2.1 fdopen函数
#include <stdio.h>
FILE *fdopen(int fd, const char *mode);
函数简介：fdopen函数是C语言中用于将文件描述符（file descriptor）转换为文件指针（FILE*）的标准库函数之一。
函数参数：
fd：整数，表示要转换的文件描述符。
mode：参考fopen函数mode参数。
函数返回值：
成功：返回文件指针。
失败：返回NULL，并设置errno。
1.2.2 fdopen函数原理
图 1-3 fdopen函数原理
从fopen函数原理我们知道，用户空间和内核空间要交互数据又两种方法：
- 通过_fileno和文件IO系统调用直接和内核交互。
- 通过FILE文件指针和标准IO接口和内核交互。
fdopen函数主要作用为已通过open函数开的文件描述符再打开一个FILE文件指针，从而可以通过FILE文件指针和标准IO接口和内核交互。
1.2.3 fdopen函数使用示例
int fdopen_test() {
FILE *fp = fdopen(1, "w");
if (!fp) {
perror("freopen error");
return -1;
}
#define TEST_STRING "helloworld\n"
fwrite(TEST_STRING, strlen(TEST_STRING), 1, fp);
printf("let`s go\n");
fclose(fp);
return 0;
}1.3 freopen函数原型
1.3.1 freopen函数
#include <stdio.h>
FILE *freopen(const char *pathname, const char *mode, FILE *stream);
函数简介：freopen函数是C语言中用于重新定向文件流的标准库函数之一。
函数参数：
pathname：字符串，表示要重新定向到的文件名。
mode：参考fopen函数mode参数。
stream：已打开的文件流指针，表示要重新定向的文件流。
函数返回值：
成功：返回文件指针。
失败：返回NULL，并设置errno。
1.3.2 freopen函数原理
图 1-4 freopen函数原理1
图 1-5 freopen函数原理2
freopen函数主要用来做文件重定向。
调用freopen函数之前，我们已经通过fopen函数打开了一个文件并返回FILE文件指针，也可以是默认打开的文件指针如：stdin，stdout，stderr。已打开的文件会在内核创建struct file和struct inode对象。
当调用freopen函数后，原先的FILE文件指针对应的内核struct file和struct inode会被新的struct file对象和struct inode对象替换，原先的对象会被关闭，此时我们操作FILE文件指针，我们操作的是新的struct file对象和struct inode对象。
freopen内部其实是通过dup3系统调用实现，dup3系统调用原理请参考：文件IO_复制文件描述符（附Linux-5.15.10内核源码分析）
1.3.3 freopen函数使用示例
int freopen_test() {
FILE *fp = freopen("test.log", "w", stdout);
if (!fp) {
perr string-literal r");
retu
} Type: char[12]
Size: 12 bytes
printf("_fileno:%d\n", fp->_fileno);
fclose(fp);
return 0;
}2.关闭文件
2.1 fclose函数原型
2.1.1 fclose函数
#include <stdio.h>
int fclose(FILE *stream);函数简介：fclose 函数是 C 语言标准库中的一个函数，用于关闭文件指针所关联的文件。
函数参数：
stream：要关闭的文件指针。
函数返回值：
成功：返回0。
失败：返回EOF(-1)。
fclose 函数会执行以下操作：
- 将缓冲区的内容刷新到磁盘中。
- 关闭文件描述符。
- 释放与文件相关的资源。
注意事项：
- 在使用完文件指针后，应该及时使用 fclose 函数关闭文件，以避免资源泄漏。
- 在关闭文件前，应确保文件指针有效，即不为 NULL。
- 关闭文件后，不要再使用已关闭的文件指针进行文件操作，否则会导致未定义的行为。
3.stdin，stdout，stderr介绍
图 3-1 stdin，stdout，stderr原理
Linux 系统使用三个标准流来处理数据：stdin（标准输入）、stdout（标准输出）和stderr（标准错误）。
Linux系统默认会打开stdin，stdout，stderr FILE文件指针，不需要用户程序主动打开。
stdin，stdout，stderr和普通的FILE没有什么区别，主要区别在于内核空间struct inode对应的文件类型不一样。
- 标准输入(stdin)
标准输入通常表示为文件描述符 0。 它用于接收输入数据。 在命令行环境下，默认情况下与键盘绑定，用于从键盘读取用户输入。 在程序中，可以使用 stdin 来读取用户输入的数据。
- 标准输出(stdout)
标准输出通常表示为文件描述符 1。 它用于输出程序的结果或信息。 在命令行环境下，默认情况下与终端绑定，将结果或信息显示在屏幕上。 在程序中，可以使用 stdout 来输出结果或信息。
- 标准错误(stderr)
标准错误通常表示为文件描述符 2。 它用于输出程序的错误信息、警告或调试信息。 与标准输出不同，标准错误专门用于输出与程序执行相关的错误信息。 在命令行环境下，默认情况下也与终端绑定，将错误信息显示在屏幕上。 在程序中，可以使用 stderr 来输出错误信息。