Linux下C语言编程--文件的操作

前言:  
    我们在这一节将要讨论linux下文件操作的各个函数.  
1.文件的创建和读写  
2.文件的各个属性  
3.目录文件的操作  
4.管道文件  

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1。文件的创建和读写  
    我假设你已经知道了标准级的文件操作的各个函数(fopen,fread,fwrite等等).当然如果你不清楚的话也不要着急.我们讨论的系统级的文件操作实际上是为标准级文件操作服务的.  
当我们需要打开一个文件进行读写操作的时候,我们可以使用系统调用函数open.使用完成以后我们调用另外一个close函数进行关闭操作.  
#include  
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#include  

int open(const char *pathname,int flags); 
int open(const char *pathname,int flags,mode_t mode); 

int close(int fd); 

open函数有两个形式.其中pathname是我们要打开的文件名(包含路径名称,缺省是认为在当前路径下面).flags可以去下面的一个值或者是几个值的组合.  
O_RDONLY:以只读的方式打开文件.  
O_WRONLY:以只写的方式打开文件.  
O_RDWR:以读写的方式打开文件.  
O_APPEND:以追加的方式打开文件.  
O_CREAT:创建一个文件.  
O_EXEC:如果使用了O_CREAT而且文件已经存在,就会发生一个错误.  
O_NOBLOCK:以非阻塞的方式打开一个文件.  
O_TRUNC:如果文件已经存在,则删除文件的内容.  
前面三个标志只能使用任意的一个.如果使用了O_CREATE标志,那么我们要使用open的第二种形式.还要指定mode标志,用来表示文件的访问权限.mode可以是以下情况的组合.  
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S_IRUSR 用户可以读S_IWUSR 用户可以写 
S_IXUSR 用户可以执行S_IRWXU 用户可以读写执行 
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S_IRGRP 组可以读S_IWGRP 组可以写 
S_IXGRP 组可以执行S_IRWXG 组可以读写执行 
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S_IROTH         其他人可以读    S_IWOTH         其他人可以写 
S_IXOTH         其他人可以执行  S_IRWXO         其他人可以读写执行 
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S_ISUID 设置用户执行ID  S_ISGID 设置组的执行ID 
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我们也可以用数字来代表各个位的标志.Linux总共用5个数字来表示文件的各种权限. 
00000.第一位表示设置用户ID.第二位表示设置组ID,第三位表示用户自己的权限位,第四位表示组的权限,最后一位表示其他人的权限. 
每个数字可以取1(执行权限),2(写权限),4(读权限),0(什么也没有)或者是这几个值的和. 
比如我们要创建一个用户读写执行,组没有权限,其他人读执行的文件.设置用户ID位那么我们可以使用的模式是--1(设置用户ID)0(组没有设置)7(1+2+4)0(没有权限,使用缺省)5(1+4)即10705: 
open("temp",O_CREAT,10705); 
如果我们打开文件成功,open会返回一个文件描述符.我们以后对文件的所有操作就可以对这个文件描述符进行操作了. 
当我们操作完成以后,我们要关闭文件了,只要调用close就可以了,其中fd是我们要关闭的文件描述符. 
文件打开了以后,我们就要对文件进行读写了.我们可以调用函数read和write进行文件的读写. 
#include  

ssize_t  read(int fd, void *buffer,size_t count); 
ssize_t write(int fd, const void *buffer,size_t count); 

fd是我们要进行读写操作的文件描述符,buffer是我们要写入文件内容或读出文件内容的内存地址.count是我们要读写的字节数. 
对于普通的文件read从指定的文件(fd)中读取count字节到buffer缓冲区中(记住我们必须提供一个足够大的缓冲区),同时返回count. 
如果read读到了文件的结尾或者被一个信号所中断,返回值会小于count.如果是由信号中断引起返回,而且没有返回数据,read会返回-1,且设置errno为EINTR.当程序读到了文件结尾的时候,read会返回0. 
write从buffer中写count字节到文件fd中,成功时返回实际所写的字节数. 
下面我们学习一个实例,这个实例用来拷贝文件. 

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#define BUFFER_SIZE1024 

int main(int argc,char **argv) 
{ 
  
 int from_fd,to_fd; 
 int bytes_read,bytes_write; 
 char buffer[BUFFER_SIZE]; 
 char *ptr; 

 if(argc!=3) 
  { 
fprintf(stderr,"Usage:%s fromfile tofile/n/a",argv[0]); 
exit(1); 
  } 

/*打开源文件*/ 

 if((from_fd=open(argv[1],O_RDONLY))==-1) 
  { 
fprintf(stderr,"Open %s Error:%s/n",argv[1],strerror(errno)); 
exit(1); 
 } 

/*创建目的文件*/ 

 if((to_fd=open(argv[2],O_WRONLY|O_CREAT,S_IRUSR|S_IWUSR))==-1) 
  { 
        fprintf(stderr,"Open %s Error:%s/n",argv[2],strerror(errno)); 
        exit(1); 
 } 
  
/*以下代码是一个经典的拷贝文件的代码*/ 

 while(bytes_read=read(from_fd,buffer,BUFFER_SIZE)) 
 { 
/*一个致命的错误发生了*/ 
   if((bytes_read==-1)&&(errno!=EINTR)) break; 
   else if(bytes_read>0) 
       { 
  ptr=buffer; 
  while(bytes_write=write(to_fd,ptr,bytes_read)) 
   { 
/*一个致命错误发生了*/ 
     if((bytes_write==-1)&&(errno!=EINTR))break; 
/*写完了所有读的字节*/ 
     else if(bytes_write==bytes_read) break; 
/*只写了一部分,继续写*/ 
     else if(bytes_write>0) 
          { 
      ptr+=bytes_write; 
  bytes_read-=bytes_write; 
         } 
         } 
/*写的时候发生的致命错误*/ 
         if(bytes_write==-1)break; 

       } 
  } 
 close(from_fd); 
 close(to_fd); 
 exit(0); 
} 

2。文件的各个属性 
    文件具有各种各样的属性,除了我们上面所知道的文件权限以外,文件还有创建时间,大小等等属性. 
有时侯我们要判断文件是否可以进行某种操作(读,写等等).这个时候我们可以使用access函数. 
#include  

int access(const char *pathname,int mode); 

pathname:是文件名称,mode是我们要判断的属性.可以取以下值或者是他们的组合. 
R_OK文件可以读,W_OK文件可以写,X_OK文件可以执行,F_OK文件存在.当我们测试成功时,函数返回0,否则如果有一个条件不符时,返回-1. 
如果我们要获得文件的其他属性,我们可以使用函数stat或者fstat. 
#include  
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int stat(const char *file_name,struct stat *buf); 
int fstat(int filedes,struct stat *buf); 

struct stat { 
dev_t st_dev; /* 设备   */ 
ino_t st_ino; /* 节点   */
mode_t st_mode;/* 模式   */ 
nlink_t st_nlink;/* 硬连接 */ 
uid_t st_uid; /* 用户ID */ 
gid_t st_gid; /* 组ID   */ 
dev_t st_rdev;/* 设备类型 */ 
off_t st_off; /* 文件字节数 */ 
unsigned long st_blksize;/* 块大小 */ 
unsigned longst_blocks;/* 块数  */ 
time_t st_atime;/* 最后一次访问时间 */ 
time_t st_mtime;/* 最后一次修改时间 */ 
time_t st_ctime;/* 最后一次改变时间(指属性) */ 
}; 

stat用来判断没有打开的文件,而fstat用来判断打开的文件.我们使用最多的属性是st_mode.通过着属性我们可以判断给定的文件是一个普通文件还是一个目录,连接等等.可以使用下面几个宏来判断.
S_ISLNK(st_mode):是否是一个连接.S_ISREG是否是一个常规文件.S_ISDIR是否是一个目录S_ISCHR是否是一个字符设备.S_ISBLK是否是一个块设备S_ISFIFO是否 是一个FIFO文件.S_ISSOCK是否是一个SOCKET文件. 我们会在下面说明如何使用这几个宏的. 
3。目录文件的操作 
    在我们编写程序的时候，有时候会要得到我们当前的工作路径。C库函数提供了getcwd来解决这个问题。 
#include  

char *getcwd(char *buffer,size_t size); 

我们提供一个size大小的buffer,getcwd会把我们当前的路径考到buffer中.如果buffer太小,函数会返回-1和一个错误号. 
Linux提供了大量的目录操作函数,我们学习几个比较简单和常用的函数. 
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int mkdir(const char *path,mode_t mode); 
DIR *opendir(const char *path); 
struct dirent *readdir(DIR *dir); 
void rewinddir(DIR *dir); 
off_t telldir(DIR *dir); 
void  seekdir(DIR *dir,off_t off); 
int closedir(DIR *dir); 

struct dirent { 
long d_ino; 
off_t d_off; 
unsigned short d_reclen; 
char d_name[NAME_MAX+1];/* 文件名称*/ 

mkdir很容易就是我们创建一个目录,opendir打开一个目录为以后读做准备.readdir读一个打开的目录.rewinddir是用来重读目录的和我们学的rewind函数一样.closedir是关闭一个目录.telldir和seekdir类似与ftee和fseek函数. 
下面我们开发一个小程序,这个程序有一个参数.如果这个参数是一个文件名,我们输出这个文件的大小和最后修改的时间,如果是一个目录我们输出这个目录下所有文件的大小和修改时间. 

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static int get_file_size_time(const char *filename) 
{ 
 struct stat statbuf; 
  
 if(stat(filename,&statbuf)==-1) 
  { 
printf("Get stat on %s Error:%s/n", 
filename,strerror(errno)); 
return(-1); 
  } 
   
 if(S_ISDIR(statbuf.st_mode))return(1); 
 if(S_ISREG(statbuf.st_mode)) 
printf("%s size:%ld bytes/tmodified at %s", 
filename,statbuf.st_size,ctime(&statbuf.st_mtime)); 

 return(0); 
} 

int main(int argc,char **argv) 
{ 
 DIR *dirp; 
 struct dirent *direntp;  
 int stats; 

 if(argc!=2) 
  { 
printf("Usage:%s filename/n/a",argv[0]); 
exit(1); 
  } 

 if(((stats=get_file_size_time(argv[1]))==0)||(stats==-1))exit(1); 
  
 if((dirp=opendir(argv[1]))==NULL) 
 { 
printf("Open Directory %s Error:%s/n", 
argv[1],strerror(errno)); 
exit(1); 
 } 

 while((direntp=readdir(dirp))!=NULL) 
   if(get_file_size_time(direntp-
 closedir(dirp); 
 exit(1); 
} 

4。管道文件 
    Linux提供了许多的过滤和重定向程序,比如more cat 
等等.还提供了< > | <<等等重定向操作符.在这些过滤和重 定向程序当中,都用到了管道这种特殊的文件.系统调用pipe可以创建一个管道. 
#include 

int pipe(int fildes[2]); 

pipe调用可以创建一个管道(通信缓冲区).当调用成功时,我们可以访问文件描述符fildes[0],fildes[1].其中fildes[0]是用来读的文件描述符,而fildes[1]是用来写的文件描述符. 
在实际使用中我们是通过创建一个子进程,然后一个进程写,一个进程读来使用的. 
关于进程通信的详细情况请查看进程通信 

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#define  BUFFER 255 

int main(int argc,char **argv) 
{ 
  char buffer[BUFFER+1]; 
  int fd[2]; 

  if(argc!=2) 
  { 
fprintf(stderr,"Usage:%s string/n/a",argv[0]); 
exit(1); 
  } 

  if(pipe(fd)!=0) 
  { 
fprintf(stderr,"Pipe Error:%s/n/a",strerror(errno)); 
exit(1); 
  } 
  if(fork()==0) 
   { 
close(fd[0]); 
printf("Child[%d] Write to pipe/n/a",getpid()); 
snprintf(buffer,BUFFER,"%s",argv[1]); 
write(fd[1],buffer,strlen(buffer)); 
printf("Child[%d] Quit/n/a",getpid()); 
exit(0); 
   } 
 else 
  { 
close(fd[1]); 
printf("Parent[%d] Read from pipe/n/a",getpid()); 
memset(buffer,'/0',BUFFER+1); 
read(fd[0],buffer,BUFFER); 
printf("Parent[%d] Read:%s/n",getpid(),buffer); 
  exit(1); 
  } 
} 

为了实现重定向操作,我们需要调用另外一个函数dup2. 
#include  

int dup2(int oldfd,int newfd); 

dup2将用oldfd文件描述符来代替newfd文件描述符,同时关闭newfd文件描述符.也就是说, 
所有向newfd操作都转到oldfd上面.下面我们学习一个例子,这个例子将标准输出重定向到一个文件.

#include  
#include  
#include  
#include  
#include  
#include  
#include  

#define  BUFFER_SIZE1024 

int main(int argc,char **argv) 
{ 
 int fd; 
 char buffer[BUFFER_SIZE]; 

 if(argc!=2) 
  { 
fprintf(stderr,"Usage:%s outfilename/n/a",argv[0]); 
exit(1); 
  } 

 if((fd=open(argv[1],O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,S_IRUSR|S_IWUSR))==-1) 
  { 
 fprintf(stderr,"Open %s Error:%s/n/a",argv[1],strerror(errno)); 
exit(1); 
  } 

 if(dup2(fd,STDOUT_FILENO)==-1) 
  { 
fprintf(stderr,"Redirect Standard Out Error:%s/n/a",strerror(errno)); 
exit(1); 
  } 

 fprintf(stderr,"Now,please input string"); 
 fprintf(stderr,"(To quit use CTRL+D)/n");   
 while(1) 
  { 
    fgets(buffer,BUFFER_SIZE,stdin);  
    if(feof(stdin))break; 
    write(STDOUT_FILENO,buffer,strlen(buffer)); 
 } 
 exit(0); 
} 

好了,文件一章我们就暂时先讨论到这里,学习好了文件的操作我们其实已经可以写出一些比较有用的程序了.我们可以编写一个实现例如dir,mkdir,cp,mv等等常用的文件操作命令了. 
想不想自己写几个试一试呢?