Linux软件编程(三)文件操作-文件 I/O
一、文件 I/O 基础
文件 I/O 是 Linux 内核 提供给应用层的一套文件操作方法，直接通过系统调用实现，移植性相对较弱，但能精确控制文件和硬件的读写。
基本流程：
打开文件 —
open读/写文件 —
read/write关闭文件 —
close
二、open 函数
#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);
功能：打开文件并获得文件描述符（fd）
参数：
pathname：文件路径flags：打开方式O_RDONLY：只读O_WRONLY：只写O_RDWR：可读可写O_CREAT：创建文件O_TRUNC：清空文件O_APPEND：追加写
mode：文件权限（仅在O_CREAT时有效）例如
0664表示rw-rw-r--实际权限 =
mode & ~umask
返回值：
成功：文件描述符（非负整数）
失败：-1
三、文件描述符
是内核为已打开文件分配的标识符，类型为小的非负整数
范围：
0 ~ 1023（Linux 默认支持 1024 个打开文件）分配原则：最小未使用优先
0、1、2 已被占用：
0→ 标准输入（stdin）1→ 标准输出（stdout）2→ 标准错误（stderr）
标准 I/O 与文件 I/O 对比：
| 标准 I/O | 文件 I/O |
|---|---|
FILE * | int fd |
| 缓冲区 | 无缓冲区 |
四、close 函数
#include <unistd.h>
int close(int fd);
功能：关闭文件，释放文件描述符
返回值：
成功：0
失败：-1
五、write 函数
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
功能：向文件写入 count 字节数据
参数：
fd：文件描述符buf：数据首地址count：写入字节数
六、read 函数
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
功能：从文件读取 count 字节数据
返回值：
成功：实际读取字节数
读到文件末尾：0
失败：-1
七、lseek 函数（文件定位）
#include <unistd.h>
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
功能：调整文件读写位置
参数：
fd：文件描述符offset：偏移量（字节）whence：SEEK_SET：文件开头SEEK_CUR：当前位置SEEK_END：文件末尾
示例：获取文件大小
off_t len = lseek(fd, 0, SEEK_END);
lseek(fd, 0, SEEK_SET); // 复位
八、标准 I/O 与文件 I/O 对比
标准 I/O：
属于 C 库函数，跨平台
封装了系统调用，带缓冲区（效率高）
常用于普通文件操作
文件 I/O：
属于系统调用，仅适用于 Linux
无缓冲区
常用于硬件或特殊文件
九、缓冲区类型
行缓冲（1KB）
常用于交互式终端
刷新条件：
'\n'、缓冲区满、fflush()、程序结束
全缓冲（4KB）
常用于文件
刷新条件：缓冲区满、
fflush()、文件关闭、程序结束
无缓冲（0KB）
常用于
stderr
十、练习题
用文件 I/O 实现
cat功能：./a.out filename
该代码是一个简单的C语言程序，用于读取指定文件内容并输出到标准输出（屏幕）。程序通过命令行参数接收文件路径，以只读方式打开文件并逐块读取内容。
代码分析
#include "head.h"
#include <unistd.h>int main(int argc, char const *argv[])
{if(argc != 2){printf("usager : <a.out> <des>\n");return -1;}int fd = open(argv[1], O_RDONLY);if(fd < 0){printf("open errrr\n");return -1;}char buff[1024] = {0};while(1){ssize_t ret = read(fd, buff, sizeof(buff));if(ret == 0){break;}write(1, buff,ret);}puts("");close(fd);return 0;
}
用文件 I/O 实现文件拷贝：
./a.out srcfile dstfile
#include "head.h"int main(int argc, char const *argv[])
{if(argc != 3){printf("usager : <a.out> <src> <des>\n");return -1;}int fdsrc = open(argv[1], O_RDONLY);int fddes = open(argv[2], O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0664);if(fdsrc < 0 || fddes < 0){printf("open error\n");return -1;}char buff[1024] = {0};while(1){ssize_t ret = read(fdsrc, buff, sizeof(buff));if(ret == 0){break;}write(fddes, buff, ret);}close(fddes);close(fdsrc);return 0;
}