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第二十九天（文件io）

news 2025/8/12 16:32:53

系统io：
我们操作这个系统就要操作这些文件
Everything is file in linux!!! -> 一切皆文件在linux这个系统里面

操作文件系统我们分为三步
将大象装进冰箱需要几步？
1 打开冰箱
2 将大象装进冰箱
3 关上冰箱

操作文件也是基于这三步
1 打开这个文件
open
NAME
open, openat, creat - open and possibly create a file

SYNOPSIS
#include <sys/types.h>//需要的头文件
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int open(const char *pathname, int flags);//打开一个文件如果这个文件不存在则报错
int creat(const char *pathname, mode_t mode);//创建一个新的文件
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);//打开一个文件，或者我们可以跟上宏来创建一个文件
pathname：路径名你要打开这个文件在哪里
相对路径绝对路径都可以，但是你要确定能找到这个文件
如果你填的是相对路径，相对的是你的工程运行的路径
./a.out的时候会在一个文件夹，这个文件夹就是默认的工作路径
一定要记住，不是你写代码的那个文件或者你编译的那个文件夹
原型就是一个char * : 字符串
"./1.txt" "../../code/1.txt" "/mnt/hgfs/share/1.txt"
char * pathname = "/mnt/hgfs/share/1.txt";后面将pathname给open函数也可以
char buf[] = "/mnt/hgfs/share/1.txt";后面将buf给open函数也可以
char * p = malloc(128);
strcpy(p,"/mnt/hgfs/share/1.txt");//后面将p给open函数也可以
flags：打开文件的标志这个玩意儿是实现为位域，
flags有32个bit，每一个bit上面对应一个功能，如果这个bit上面1表示这个功能打开了
否则这个功能就是关闭的
如下三个任选其一，必须要选一个
O_RDONLY 只读
O_WRONLY 只写
O_RDWR 读写
下面的标记就根据我们的需求来
O_APPEND 追加(打开文件的时候光标会直接走到末尾)
O_CREAT 创建文件标记，如果有此标记，当文件存在的时候此标记无效
当文件不存在的时候，有此标记，会先创建这个文件再打开
如果有此标记则mode参数必给
O_EXCL标记一般和O_CREAT搭配使用，O_EXCL标记是为了测试这个文件是不是存在的
如果这个文件存在打开的时候直接报错 -> O_CREAT | O_EXCL
O_NONBLOCK 非阻塞标记
open函数打开文件默认阻塞:

阻塞io:有东西就读，就算实际内容没有你想读的那么多字节也读，没有东西就死等东西过来；
有空间就写，就算实际空间没有你想写的那么多字节也写，没有空间就死等空间到来。
非阻塞io:有东西就读，就算实际内容没有你想读的那么多字节也读，没有东西直接报错；
有空间就写，就算实际空间没有你想写的那么多字节也写，没有空间就死等空间到来。
各有优劣：
阻塞io的优势可以及时拿到东西，劣势执行效率很低
非阻塞io的优势执行效率高，劣势有可能不能及时拿到信息
O_TRUNC 截短标记
如果这个文件存在，并且是一个普通文件，并且打开的方式是O_RDWR or O_WRONLY,这个标记
会直接清空文件，如果只有读权限，这个标记不起作用
....还有很多的标记，有需求的时候自取
mode：创建文件的时候给的权限
给权限有两种方式
1 直接使用宏
S_IRWXU 用户读写可执行
S_IRUSR 用户只读
S_IWUSR 用户只写
S_IXUSR 用户只执行 ->如果你想选择其中的两个S_IRUSR | S_IWUSR
S_IRWXG 组用户读写可执行
S_IRGRP 组用户只读
......
S_IRWXO 其它用户读写可执行
.....
2 8进制来给权限
0664 -> 110 110 100
返回值：
成功返回一个 >= 0的整数，实际上没有其他的操作的情况下，一般返回值都会 >= 3
我们运行程序的时候，操作系统会默认给我们打开三个文件
标准输入文件: STDIN_FILENO 0
标准输出文件: STDOUT_FILENO 1
标准出错文件: STDERR_FILENO 2
这个整数非常的重要，后续操作这个文件都是通过这个整数，这个整数我们叫文件描述符(fd)
失败返回返回-1，同时errno被设置
errno：是系统的全局设置错误值的变量，当系统接口出现错误的时候都会设置这个变量
我们需要一个错误解析的函数来解析我们的错误值
NAME
perror - print a system error message

SYNOPSIS
#include <stdio.h>

void perror(const char *s);
s：程序员自己写的一个标记，
"hehe sb250"
这个函数的调用结果为
先将标记打印:系统的错误信息
每一个系统接口都有可能会出错(出错不是错误)，每调用一个系统接口都需要判断是否出错
int fd1 = open(1.txt)
if(-1 == fd1)
{
perror("1.txt error");
}
int fd2 = open(2.txt)
if(-1 == fd2)
{
perror("2.txt error");
}

2 操作文件(对文件进行读写)
read/write 操作文件的时候，读写的位置都是基于一个叫光标的东西
open打开文件的时候光标默认是在开头的，每读写一个字节，光标就会往后面走一个
NAME 在一个文件描述符上面执行读的操作
read - read from a file descriptor

SYNOPSIS
#include <unistd.h>

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
fd：文件描述符你要读哪个文件
buf：你读到的内容放在哪里保存 --- 就是程序员开辟的内存空间
count：你要读多少个字节单位是字节，1就是1个字节 10000就是10000个字节
返回值:成功返回实际读到的字节数 <= count
失败返回-1，同时errno被设置
如果返回值是0表示你读到了文件的末尾你再读返回的就是0

NAME 在一个文件描述符上面执行写的操作
write - write to a file descriptor

SYNOPSIS
#include <unistd.h>

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
fd:文件描述符你要往哪个文件里面写
buf：你要写什么玩意儿一个内存
count：你要写多少个字节
返回值：成功返回实际写入的字节数( <= count)
失败返回-1，同时errno被设置
写入的时候也是基于光标位置，写的时候是覆盖，不是往后面挤

3 关上这个文件
close
NAME
close - close a file descriptor

SYNOPSIS
#include <unistd.h>

int close(int fd);
fd:你要关闭的文件

练习：
做文件到文件的复制操作，将一个文件里面的所有的内容搬到另外一个文件
操作如下
前面的这个文件必须存在后面的这个文件如果存在则截短，如果不存在则创建
一个字节不多，一个字节不少
./mycp ./1.mp3 ../../code/2.mp3
赋值文件就像搬砖
1 一块一块的搬 -- 但是效率很低
2 将全部的砖一次搬完 -- 但是你可能没那么大的力气
3 一次搬一车砖 --- 效率也有，你也能实现
这个车子就是我们的容器，对应的就是内存空间
开一个较大的内存，每次都搬这么多字节，搬完为止 --- 没得搬了就搬完了

lcd点阵，给你们的开发板的屏幕分辨率是1024 * 600的
有600行，每行有1024个像素点
像素点由三原色构成 r g b
系统对于每个像素点的描述多一个分量 -- 透明度 a
所以在系统里面我们用argb来表示一个颜色
现在我们要描述一个颜色 --- 我们用4个字节的整数来描述一个颜色 --- 颜色的量化
一个颜色是4个字节，有4个分量，因此每个分量都是1个字节
没有符号，全都是数值为，因此我们一般采用16进制来描述一个颜色
这4个分量是有严格的顺序最高字节为a 次高字节为r 次低字节为g 最低字节为b
每个分量的取值范围为 0 ~ 255，0代表没有依次递增 255代表最大
透明度只代表是否透明，因此设置多少跟颜色没有关系
r = 0x00 -> 红色没有
g = 0xff -> 绿色达到最亮
b = 0x7f -> 蓝色的那个灯只有全亮的一半亮
这三个颜色组合在一起就合成了我们屏幕显示的所有的颜色
总共可以显示 256 * 256 * 256
0xff00 -> 全绿 0x1200 -> 绿的不是那么亮

0x12345678 -> 偏蓝色，天蓝色

我现在要操作屏幕，而屏幕是1024* 600的，每个像素点4个字节
我想屏幕成为什么颜色，就写什么颜色值，将1024 * 600个int值写入到屏幕
屏幕就会显示成我们希望的颜色
/dev/fb0

1 打开屏幕那个文件

2 往屏幕里面写入1024* 600个int

3 close屏幕

NAME
ioctl - control device 操作驱动

SYNOPSIS
#include <sys/ioctl.h>

int ioctl(int fd, unsigned long request, ...);
fd：文件描述符
request：指令
现在我们要获取屏幕的分辨率，linux/fb.h里面可以知道
我们操作命令FBIOGET_VSCREENINFO
第三个参数：根据第二参数不一样，第三个参数会变
我们的第二个参数FBIOGET_VSCREENINFO
那么第三个参数就是struct fb_var_screeninfo 结构体指针
获取数据，获取到的数据写入到这个结构体

NAME
lseek - reposition read/write file offset
设置偏移量(光标位置)
SYNOPSIS
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
fd：文件描述符
offset：偏移量可正可负单位是字节
正代表向后
负代表向前
whence：基准定位先看基准定位，定位好了再看offset来进行微调
SEEK_SET 文件的开头，如果offset写了一个负数，这个时候会留下一个空洞
空洞需要警惕
SEEK_CUR 为光标当前位置
SEEK_END 文件的末尾，如果offset写了一个正数，这个时候会留下一个空洞
返回值：
成功返回光标偏移好了的位置到文件开头所有的字节数
我们可以依次求文件的大小 int filesize = lseek(fd,0,SEEK_END);
失败返回-1，同时errno被设置

练习：
1 显示一个其它颜色到开发板
2 轮流显示不同的颜色，一直显示，不会停止

作业：不需要交
给你一个bmp图片文件，请根据bmp图片格式
获取如下信息
是不是bmp图片的头部，如果不是bmp图片请提示
如果是真的bmp图片再获取如下信息
宽度高度色深

// 给你一个bmp图片文件，请根据bmp图片格式
//         获取如下信息
//             是不是bmp图片的头部，如果不是bmp图片请提示
//             如果是真的bmp图片再获取如下信息
//                 宽度 高度  色深
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <linux/fb.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <stdlib.h>int main(int argc, char *argv[])
{int fd = open("../pic/1.bmp",O_RDWR,0664);if(-1 == fd){perror("open 1.bmp error");return -1;}printf("open 1.bmp success\n");char buf[1024];int r = read(fd,buf,1024);if(-1 == r){perror("read 1.bmp error");return -1;}if(buf[0] == 'B' && buf[1] == 'M'){printf("read 1.bmp success\n");}else{printf("不是bmp图片文件\n");}printf("开始读取文件内容\n");lseek(fd,0x12,SEEK_SET);int w;read(fd,&w,4);printf("宽度:%d\n",w);lseek(fd,0x16,SEEK_SET);int h;read(fd,&h,4);printf("高度:%d\n",h);lseek(fd,0x1c,SEEK_SET);int color_depth;read(fd,&color_depth,2);printf("颜色深度:%d\n",color_depth);close(fd);return 0;}

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