Linux&C语言文件操作学习笔记（一）：基本概念与简单函数

一、文件的基本概念：

1、设备文件（广义的文件）分类：

计算机硬件设备大体可分为字符设备、块设备、网络设备三类。

（1）、字符设备：
是指在I/O传输过程中，以字符为单位进行传输的设备。（例如：键盘、打印机等）
（2）、块设备：
是指在I/O传输过程中，以块为单位进行传输的设备。（例如：硬盘、软盘、闪存等）
（3）、网络设备：
是面向数据包的接收和发送而设计的硬件设备。（例如：集线器、交换机、网桥、路由器、网关、网卡等）

在计算机中，我们可以将每一个硬件设备看成是一个文件，对设备的操作即是对文件的操作。而字符设备与块设备的的根本区别在于：是否可以被随机访问。字符设备只能顺序读取（如键盘输入只能一个一个字符顺序数如），而块设备可以随机读取（如硬盘上txt文件可以随机读取）。

2、C语言文件基础：

（1）、高级I/O与低级I/O：
通常，文件的操作可以按操作方式分为：读、写、控制、关闭等。而文件操作也可以按处理的对象不同分为：内核中的文件操作（低级I/O）、基于OS的文件操作两种（高级I/O）。

（2）、文本文件与二进制文件：
文件按照存储形式可以分为：文本文件（以ASCII码形式存储）和二进制文件（以二进制形式存储）。我们一般操作的文件（狭义）基本都是文本文件，由于ASCII码中无-1，所以用-1作为文本文件结束标志，即结束标志EOF（#define EOF -1）。但无论是二进制文件还是文本文件都是流式文件。

（3）、流式文件：
呈现在用户面前的文件结构叫做文件的逻辑结构，逻辑结构分为两种：一种是记录式文件，另一种为流式文件。

记录文件：由若干逻辑记录组成，每条逻辑纪录又有相同的数据项组成。

流文件 ：就是没有结构的文件，在C语言中对文件的记录是以字符（字节）为单位的。输入输出的数据流的开始和结束仅受程序控制而不受物理符号（如回车换行符）控制，我们把这种文件称为流式文件。

（4）、默认打开的三个流式文件：
在程序开始运行时，编译器会默认打开三个流式文件stdin、stdout、stderr。

#include<stdio.h>FILE * stdin;//标准输入流，用0标识FILE * stdout;//标准输出流，用1标识FILE * stderr;//标准错误流，用2标识

如下代码中，直接调用stdin标准输入流，进行输入操作：

        char passwd_input[20]={0};        fgets(passwd_input, 20, stdin);//类似于scanf("%s",passwd_input);

（5）、FILE类型为C标准stdio.h中定义的结构体类型：

struct _iobuf {        char *_ptr;//文件指针当前位置，缓冲区内马上读和写的位置。        int   _cnt;//缓冲区内现有可以读的字符个数        char *_base;//缓冲区        int   _flag;//文件流特征标志，如：读，写，读写，错误，文件结束，2进制文件等        int   _file;//系统里文件属性，如：权限所属（用户，用户组，管理员）。        int   _charbuf;//供ungetc()使用的缓冲存储单元        int   _bufsiz;//已分配的缓冲区的大小        char *_tmpfname;//临时文件名        };typedef struct _iobuf FILE;

二、文件打开与关闭函数：

1、fopen()函数：

（1）函数原型：

# include<stdio.h>...FILE * fopen(const char * path, const char * made);...

（2）、返回值与参数：

返回值：当打开文件正常，返回一个FILE *类型的指针；打开失败，返回NULL，将接收指针赋为空，并设置全局变量errno来指示错误发生。参数：const char * path:要打开的文件位置及文件名，如"linux.txt"（默认为当前目录）,又如"/etc/vimrc"等。const char * made:要打开的方式，赋予文件的操作权限。可填参数为：r//打开只读文件，只能从文件中读取数据，且文件必须存在，若不存在打开失败。r+//打开可读写文件。w//打开只写文件，只能向文件中写入数据，文件不存在则创建，存在则删除该文件重新创建。w+//打开可读写文件。a//打开只写文件，向文件尾增加新数据，文件不存在则创建直接写入。如文件存在，打开成功后便将文件指针移动到文件尾，开始增加新数据。a+//打开可读写文件。rw+//组合应用，可在规则内合理组合应用。如果某文件的权限为“-r--”,便不能以除了r的任何方式打开，否则会打开失败，并设置并设置全局变量errno来指示错误发生。

2、fclose()函数:

#include<stdio.h>...int fclose(FILE * fp);...

返回值:成功返回0，失败返回-1（EOF）并设置全局变量errno来指示错误发生。参数：fp为文件指针，指向关闭的文件对象。

fopen与fclose的测试在perror中展示。

三、exit()函数：

（1）、函数原型：

#include<stdlib.h>....void exit(int status);...

（2）、返回值与参数：

我们通常会这样说exit()函数，exit(0)退出并且返回0。其实不够准确，因为exit()函数返回值类型为void。准确来说应该是：exit函数使程序正常终止，并且向父进程返回一个参数status。

参数status在C标准中有两个宏定义：

#define EXIT_FAILURE 0#deinde EXIT_SUCCESS 1

对于这个宏中的参数值可以做修改：

#ifdef EXIT_SUCCESS#undef EXIT_SUCCESS#define EXIT_SUCCESS 2#eddif这样就可以将EXIT_SUCCESS的值修改为2

四、perror()函数：

1、errno是什么？

前面一直提到errno，而errno是个什么？errno其实是一个整形变量，用来记录最后一次错误代码，代码是一个int型值（0~133），在errno.h定义（/usr/include/errno.h）。

# include<errno.h>...int errno;...

关于errno的错误表示的所有形式如下：

    #define EPERM 1 /* Operation not permitted */　　#define ENOENT 2 /* No such file or directory */　　#define ESRCH 3 /* No such process */　　#define EINTR 4 /* Interrupted system call */　　#define EIO 5 /* I/O error */　　#define ENXIO 6 /* No such device or address */　　#define E2BIG 7 /* Argument list too long */　　#define ENOEXEC 8 /* Exec format error */　　#define EBADF 9 /* Bad file number */　　#define ECHILD 10 /* No child processes */　　#define EAGAIN 11 /* Try again */　　#define ENOMEM 12 /* Out of memory */　　#define EACCES 13 /* Permission denied */　　#define EFAULT 14 /* Bad address */　　#define ENOTBLK 15 /* Block device required */　　#define EBUSY 16 /* Device or resource busy */　　#define EEXIST 17 /* File exists */　　#define EXDEV 18 /* Cross-device link */　　#define ENODEV 19 /* No such device */　　#define ENOTDIR 20 /* Not a directory */　　#define EISDIR 21 /* Is a directory */　　#define EINVAL 22 /* Invalid argument */　　#define ENFILE 23 /* File table overflow */　　#define EMFILE 24 /* Too many open files */　　#define ENOTTY 25 /* Not a typewriter */　　#define ETXTBSY 26 /* Text file busy */　　#define EFBIG 27 /* File too large */　　#define ENOSPC 28 /* No space left on device */　　#define ESPIPE 29 /* Illegal seek */　　#define EROFS 30 /* Read-only file system */　　#define EMLINK 31 /* Too many links */　　#define EPIPE 32 /* Broken pipe */　　#define EDOM 33 /* Math argument out of domain of func */　　#define ERANGE 34 /* Math result not representable */　　#define EDEADLK 35 /* Resource deadlock would occur */　　#define ENAMETOOLONG 36 /* File name too long */　　#define ENOLCK 37 /* No record locks available */　　#define ENOSYS 38 /* Function not implemented */　　#define ENOTEMPTY 39 /* Directory not empty */　　#define ELOOP 40 /* Too many symbolic links encountered */　　#define EWOULDBLOCK EAGAIN /* Operation would block */　　#define ENOMSG 42 /* No message of desired type */　　#define EIDRM 43 /* Identifier removed */　　#define ECHRNG 44 /* Channel number out of range */　　#define EL2NSYNC 45 /* Level 2 not synchronized */　　#define EL3HLT 46 /* Level 3 halted */　　#define EL3RST 47 /* Level 3 reset */　　#define ELNRNG 48 /* Link number out of range */　　#define EUNATCH 49 /* Protocol driver not attached */　　#define ENOCSI 50 /* No CSI structure available */　　#define EL2HLT 51 /* Level 2 halted */　　#define EBADE 52 /* Invalid exchange */　　#define EBADR 53 /* Invalid request descriptor */　　#define EXFULL 54 /* Exchange full */　　#define ENOANO 55 /* No anode */　　#define EBADRQC 56 /* Invalid request code */　　#define EBADSLT 57 /* Invalid slot */　　#define EDEADLOCK EDEADLK　　#define EBFONT 59 /* Bad font file format */　　#define ENOSTR 60 /* Device not a stream */　　#define ENODATA 61 /* No data available */　　#define ETIME 62 /* Timer expired */　　#define ENOSR 63 /* Out of streams resources */　　#define ENONET 64 /* Machine is not on the network */　　#define ENOPKG 65 /* Package not installed */　　#define EREMOTE 66 /* Object is remote */　　#define ENOLINK 67 /* Link has been severed */　　#define EADV 68 /* Advertise error */　　#define ESRMNT 69 /* Srmount error */　　#define ECOMM 70 /* Communication error on send */　　#define EPROTO 71 /* Protocol error */　　#define EMULTIHOP 72 /* Multihop attempted */　　#define EDOTDOT 73 /* RFS specific error */　　#define EBADMSG 74 /* Not a data message */　　#define EOVERFLOW 75 /* Value too large for defined data type */　　#define ENOTUNIQ 76 /* Name not unique on network */　　#define EBADFD 77 /* File descriptor in bad state */　　#define EREMCHG 78 /* Remote address changed */　　#define ELIBACC 79 /* Can not access a needed shared library */　　#define ELIBBAD 80 /* Accessing a corrupted shared library */　　#define ELIBSCN 81 /* .lib section in a.out corrupted */　　#define ELIBMAX 82 /* Attempting to link in too many shared libraries */　　#define ELIBEXEC 83 /* Cannot exec a shared library directly */　　#define EILSEQ 84 /* Illegal byte sequence */　　#define ERESTART 85 /* Interrupted system call should be restarted */　　#define ESTRPIPE 86 /* Streams pipe error */　　#define EUSERS 87 /* Too many users */　　#define ENOTSOCK 88 /* Socket operation on non-socket */　　#define EDESTADDRREQ 89 /* Destination address required */　　#define EMSGSIZE 90 /* Message too long */　　#define EPROTOTYPE 91 /* Protocol wrong type for socket */　　#define ENOPROTOOPT 92 /* Protocol not available */　　#define EPROTONOSUPPORT 93 /* Protocol not supported */　　#define ESOCKTNOSUPPORT 94 /* Socket type not supported */　　#define EOPNOTSUPP 95 /* Operation not supported on transport endpoint */　　#define EPFNOSUPPORT 96 /* Protocol family not supported */　　#define EAFNOSUPPORT 97 /* Address family not supported by protocol */　　#define EADDRINUSE 98 /* Address already in use */　　#define EADDRNOTAVAIL 99 /* Cannot assign requested address */　　#define ENETDOWN 100 /* Network is down */　　#define ENETUNREACH 101 /* Network is unreachable */　　#define ENETRESET 102 /* Network dropped connection because of reset */　　#define ECONNABORTED 103 /* Software caused connection abort */　　#define ECONNRESET 104 /* Connection reset by peer */　　#define ENOBUFS 105 /* No buffer space available */　　#define EISCONN 106 /* Transport endpoint is already connected */　　#define ENOTCONN 107 /* Transport endpoint is not connected */　　#define ESHUTDOWN 108 /* Cannot send after transport endpoint shutdown */　　#define ETOOMANYREFS 109 /* Too many references: cannot splice */　　#define ETIMEDOUT 110 /* Connection timed out */　　#define ECONNREFUSED 111 /* Connection refused */　　#define EHOSTDOWN 112 /* Host is down */　　#define EHOSTUNREACH 113 /* No route to host */　　#define EALREADY 114 /* Operation already in progress */　　#define EINPROGRESS 115 /* Operation now in progress */　　#define ESTALE 116 /* Stale NFS file handle */　　#define EUCLEAN 117 /* Structure needs cleaning */　　#define ENOTNAM 118 /* Not a XENIX named type file */　　#define ENAVAIL 119 /* No XENIX semaphores available */　　#define EISNAM 120 /* Is a named type file */　　#define ENOKEY 126 /* Required key not available */　　#define EKEYEXPIRED 127 /* Key has expired */　　#define EKEYREVOKED 128 /* Key has been revoked */　　#define EKEYREJECTED 129 /* Key was rejected by service */　　#define EOWNERDEAD 130 /* Owner died */　　#define ENOTRECOVERABLE 131 /* State not recoverable */　　#define ERFKILL 132 /* Operation not possible due to RF-kill */　　#define EHWPOISON 133 /* Memory page has hardware error */

关于这些宏定义可以在以下两个文件中查看;

/usr/include/asm-generic/errno.h/usr/include/asm-generic/errno-base.h

2、perror函数：

（1）、函数原型：

# include<stdio.h>....void perror(const char *s);...

作用：输出指针s指向的字符串（类似于printf函数的字符串输出功能），并且输出上一个函数发生的错误信息errno原因到标准设备stderr（标准错误流），如果上一个函数没有出错，就输出s的字符串及SUCCESS（因为errno未修改之前的信息就是SUCCESS，修改之后，才会变成No such file or directory之类的相关错误原因）。

（2）、测试举例：

测试代码：

# include<stdio.h># include<stdlib.h>int main(void){    FILE * fp = fopen("./a.txt","r");    if(fp == NULL){        perror("OPEN FALSE!\n");        exit(EXIT_FAILURE);    }    else{        perror("OPEN SUCCESS!\n");    }    fclose(fp);    return 0;}

测试结果：

最开始，当前目录下无a.txt文件，运行程序后输出OPEN FALSE ，并将errno设置为ENOENT，所以，以perror()函数输出OPEN FALSE时还会输出错误信息：“No such file or directory”，即原因是不存在所谓的要打开的文件，打开失败。

而当touch一个a.txt文件以后，当前目录下存在a.txt文件，故而成功打开，errno的值依然是0（SUCCESS），用perror()函数输出时，输出了OPEN SUCCESS，并且输出错误标志的信息：SUCCESS，即无错误，上一个函数（fopen()）调用成功。