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【Linux】基础IO（1）

news 2025/9/24 13:22:39

1. 理解“文件”

1.1 狭义理解

文件在磁盘里

磁盘是永久性存储介质，因此⽂件在磁盘上的存储是永久性的

磁盘是外设（即是输出设备也是输⼊设备）

磁盘上的⽂件本质是对⽂件的所有操作，都是对外设的输⼊和输出简称 IO

1.2 广义理解

Linux 下⼀切皆⽂件（键盘、显⽰器、⽹卡、磁盘…… 这些都是抽象化的过程）

1.3 文件操作的归类认知

对于 0KB 的空⽂件是占⽤磁盘空间的

⽂件是⽂件属性（元数据）和⽂件内容的集合（⽂件 = 属性（元数据）+ 内容）

所有的⽂件操作本质是⽂件内容操作和⽂件属性操作

1.4 系统角度

访问文件需先执行打开操作，而文件的打开由进程发起，因此对文件的所有操作，本质上都是进程对文件的操作。

磁盘的管理者是操作系统

⽂件的读写本质不是通过 C 语⾔ / C++ 的库函数来操作的（这些库函数只是为⽤户提供⽅便），而是通过⽂件相关的系统调⽤接⼝来实现的

2. 回顾C文件接口文件

2.1 打开文件

 #include<stdio.h>int main(){FILE* fp = fopen("newfile", "w");if(!fp) printf("fopen error\n");fclose(fp);                                                                                                                     return 0;}

fopen函数用于打开文件，第一个参数是文件名，第二个参数是打开模式
打开模式 "w" 表示以写入方式打开，如果文件不存在则创建，如果存在则清空原有内容
函数返回FILE*类型的文件指针，作为后续文件操作的句柄
必须检查返回值，如果为NULL表示打开失败（可能是权限问题等）

2.2 写文件

#include<stdio.h>
#include<string.h>int main()
{FILE* fp = fopen("newfile", "w");if(!fp) printf("fopen error\n");const char* msg = "hello Linux!\n";int count = 5;while(count--){fwrite(msg, strlen(msg), 1, fp);}fclose(fp);return 0;
}

fwrite函数原型：size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream)
这里表示每次写入 1 个大小为strlen(msg)的元素（即整个字符串）
循环 5 次，所以会将 "hello Linux!\n" 写入文件 5 次

2.3 读文件

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main()
{FILE* fp = fopen("newfile", "r");if(!fp){printf("fopen error!\n");return 1;}char buf[1024];const char* msg = "hello Linux!\n";while(1){size_t s = fread(buf, 1, strlen(msg), fp);if(s > 0){buf[s] = 0;printf("%s", buf);}if(feof(fp))break;}fclose(fp);return 0;
}

fread函数原型：size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream)
这里每次读取strlen(msg)个大小为 1 的元素（即与写入的字符串长度相同）
feof(fp)用于检查是否到达文件末尾
读取到内容后手动添加字符串结束符\0，因为fread不会自动添加

稍作修改，简单实现cat命令

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char* argv[])
{if (argc != 2){printf("argv error!\n");return 1;}FILE* fp = fopen(argv[1], "r");if (!fp) {printf("fopen error!\n");return 2;}char buf[1024];while (1) {int s = fread(buf, 1, sizeof(buf), fp);if (s > 0) {buf[s] = 0;printf("%s", buf);}if (feof(fp)) {break;}}fclose(fp);return 0;
}

2.4 输出信息到显示器，你有哪些方法

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{const char* msg = "hello fwrite\n";fwrite(msg, strlen(msg), 1, stdout);printf("hello printf\n");fprintf(stdout, "hello fprintf\n");return 0;
}

2.5 stdin & stdout & stderr

C默认会打开三个输⼊输出流，分别是stdin, stdout, stderr

stdin：标准输入（键盘），行缓冲
stdout：标准输出（屏幕），行缓冲（遇\n刷新）
stderr：标准错误（屏幕），无缓冲（立即输出）

仔细观察发现，这三个流的类型都是FILE*, fopen返回值类型，⽂件指针

#include <stdio.h>
extern FILE *stdin;
extern FILE *stdout;
extern FILE *stderr;

2.6 打开文件的方式

r Open text file for reading.The stream is positioned at the beginning of the file.
r+ Open for reading and writing.The stream is positioned at the beginning of the file.
w Truncate file to zero length or create text file for writing.The stream is positioned at the beginning of the file.
w+ Open for reading and writing.The file is created if it does not exist, otherwise it is truncated.The stream is positioned at the beginning of the file.
a Open for appending (writing at end of file).The file is created if it does not exist.The stream is positioned at the end of the file.
a+ Open for reading and appending (writing at end of file).The file is created if it does not exist.The initial file position for reading is at the beginning of the file,but output is always appended to the end of the file.