C语言中打开文件的方式
| 文件使用方式 | 含义 | 如果指定文件不存在 |
|---|---|---|
| “r”(只读） | 为了输入数据，打开一个已经存在的文本文件 | 出错 |
| “w”(只写） | 为了输出数据，打开一个文本文件 | 建立一个新的文件 |
| “a”(追加） | 向文本文件尾添加数据 | 出错 |
| “rb”(只读） | 为了输入数据，打开一个二进制文件 | 出错 |
| “wb”(只写） | 为了输出数据，打开一个二进制文件 | 建立一个新文件 |
| “ab”(追加） | 向一个二进制文件尾添加数据 | 出错 |
| “r+”(读写） | 为了读和写，打开一个文本文件 | 出错 |
| “w+”(读写） | 为了读和写，新建一个新的文件 | 建立一个新的文件 |
| “a+”(读写） | 打开一个文件，在文件尾进行读写 | 建立一个新的文件 |
| “rb+”(读写） | 为了读和写打开一个二进制文件 | 出错 |
| “wb+”(读写） | 为了读和写，新建一个新的二进制文件 | 建立一个新的文件 |
| “ab+”(读写） | 打开一个二进制文件，在文件尾进行读和写 | 建立一个新的文件 |
C语言文件操作中
- C默认会打开三个输入输出流，分别是stdin, stdout, stderr
- 仔细观察发现，这三个流的类型都是FILE*, fopen返回值类型也是文件指针。
系统文件IO
open接口介绍
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
-
pathname: 要打开或创建的目标文件
-
flags: 打开文件时，可以传入多个参数选项，用下面的一个或者多个常量进行“或”运算，构成flags。
参数:
O_RDONLY: 只读打开
O_WRONLY: 只写打开
O_RDWR : 读，写打开
这三个常量，必须指定一个且只能指定一个
O_CREAT : 若文件不存在，则创建它。需要使用mode选项，来指明新文件的访问权限
O_APPEND: 追加写。 -
mode:
参数mode具体指明了使用权限，他通常也会被umask修改，所以一般新建文件的权限为（mode&~umask）。mode的具体参数详见man手册。
mode只有当在flags中使用O_CREAT时才有效，否则被忽略。 -
返回值：
成功：新打开的文件描述符
失败：-1 -
open 函数具体使用哪个，和具体应用场景相关。如目标文件不存在，使用open创建，则第三个参数表示创建文件的默认权限,否则，使用两个参数的open。
write read close lseek类比C文件相关接口
系统调用 和 库函数
- fopen fclose fread fwrite 都是C标准库当中的函数，是库函数（libc）。而， open close read write lseek 都属于系统提供的接口，是系统调用接口。
- 库函数都是对系统调用的封装，方便了二次开发。
0 & 1 & 2
- Linux进程默认情况下会有3个缺省打开的文件描述符，分别是标准输入0， 标准输出1， 标准错误2.
- 0,1,2对应的物理设备一般是：键盘，显示器，显示器
- 所以输入输出还可以采用如下方式：
char buf[1024];
ssize_t s = read(0, buf, sizeof(buf));
if(s > 0){
buf[s] = 0;
write(1, buf, strlen(buf));
write(2, buf, strlen(buf));
}
文件描述符fd
- open函数的返回值叫做文件描述符。文件描述符就是一个小整数。
- 文件描述符就是从0开始的小整数。当我们打开文件时，操作系统在内存中要创建相应的数据结构来描述目标文件。于是就有了file结构体。表示一个已经打开的文件对象。而进程执行open系统调用，所以必须让进程和文件关联起来。每个进程都有一个指针*files, 指向一张表files_struct,该表最重要的部分就是包涵一个指针数组，每个元素都是一个指向打开文件的指针！所以，本质上，文件描述符就是该数组的下标。所以，只要拿着文件描述符，就可以找到对应的文件。
文件描述符的分配规则
- 在files_struct数组当中，找到当前没有被使用的最小的一个下标，即最小未使用，作为新的文件描述符。
- 如果没有关闭标准输入（0）标准输出（1）标准错误（2）的话，文件描述符从3开始分配。
重定向
close(1);
int fd = open("myfile", O_WRONLY|O_CREAT, 00644);
if(fd < 0){
perror("open");
return 1;
}
printf("fd: %d\n", fd);
fflush(stdout);
close(fd);
本来应该输出到显示器上的内容，输出到了文件 myfile 当中，其中，fd＝1。这种现象叫做输出重定向。常见的重定向有:>, >>, < 。
那么重定向的本质又是什么？
- 归根到底还是文件描述符的分配规则所决定的！！
- printf是C库当中的IO函数，一般往 stdout 中输出，但是stdout底层访问文件的时候，找的还是fd:1, 但此时，fd:1下标所表示内容，已经变成了myfile的地址，不再是显示器文件的地址，所以，输出的任何消息都会往文件中写入，进而完成输出重定向。
使用 dup2 系统调用
#include <unistd.h>
int dup2(int oldfd, int newfd);
使用dup2系统调用便可实现上面代码
int fd = open("myfile", O_WRONLY|O_CREAT, 00644);
if(fd < 0){
perror("open");
return 1;
}
dup2(fd,1);
printf("fd: %d\n", fd);
fflush(stdout);
close(fd);
FILE
- 因为IO相关函数与系统调用接口对应，并且库函数封装系统调用，所以本质上，访问文件都是通过fd访问的。
- 所以C库当中的FILE结构体内部，必定封装了fd
- 有一个很有意思的代码一起来看看：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
const char *msg0="hello printf\n";
const char *msg1="hello fwrite\n";
const char *msg2="hello write\n";
printf("%s", msg0);
fwrite(msg1, strlen(msg0), 1, stdout);
write(1, msg2, strlen(msg2));
fork();
return 0;
}
- 运行结果：
hello printf
hello fwrite
hello write - 如果对进程实现输出重定向呢 ./hello > file ， 结果变成了：
hello write
hello printf
hello fwrite
hello printf
hello fwrite
这是为什么呢？
- 一般C库函数写入文件时是全缓冲的，而写入显示器是行缓冲。（即见到\n刷新缓冲区）
- printf fwrite 库函数会自带缓冲区，当发生重定向到普通文件时，数据的缓冲方式由行缓冲变成了全缓冲。
- 而我们放在缓冲区中的数据，就不会被立即刷新，甚至fork之后
- 但是进程退出之后，会统一刷新，写入文件当中。
- 但是fork的时候，父子数据会发生写时拷贝，所以当你父进程准备刷新的时候，子进程也就有了同样的一份数据，随即产生两份数据。
- write是系统调用接口， 没有变化，说明没有所谓的缓冲。
- 库函数的缓冲区是由函数所在的标准库提供。
