linux应用：errno、perror、open、fopen

errno

errno 是一个全局变量，定义在 头文件中。当系统调用（如 open、read、write 等）或库函数执行失败时，会将一个错误码赋值给 errno。不同的错误码代表不同的错误类型，通过检查 errno 的值，可以判断具体发生了什么错误。

#include <iostream>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <cerrno>

int main() {
    // 尝试打开一个不存在的文件
    int fd = open("nonexistent_file.txt", O_RDONLY);
    if (fd == -1) {
        // 检查 errno 的值
        if (errno == ENOENT) {
            std::cerr << "The file does not exist. errno value: " << errno << std::endl;
        } else {
            std::cerr << "An unknown error occurred. errno value: " << errno << std::endl;
        }
    }
    return 0;
}

代码中使用 open 函数尝试打开一个不存在的文件。由于文件不存在，open 函数会执行失败并返回 -1。
当 open 函数返回 -1 时，通过检查 errno 的值来判断具体的错误类型。ENOENT 是一个预定义的错误码，表示文件或目录不存在。如果 errno 等于 ENOENT，则输出相应的错误信息。

perror

perror 是一个函数，定义在 头文件中。它会根据 errno 的当前值，输出一条对应的错误信息。perror 函数接受一个字符串作为参数，该字符串会被作为错误信息的前缀输出。

#include <iostream>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <cstdio>

int main() {
    // 尝试打开一个不存在的文件
    int fd = open("nonexistent_file.txt", O_RDONLY);
    if (fd == -1) {
        // 使用 perror 输出错误信息
        perror("Failed to open the file");
    }
    return 0;
}

同样，代码中使用 open 函数尝试打开一个不存在的文件，由于文件不存在，open 函数执行失败并返回 -1。
当 open 函数返回 -1 时，调用 perror 函数并传入一个字符串 “Failed to open the file” 作为前缀。perror 函数会根据 errno 的当前值，输出一条包含前缀和具体错误信息的错误消息，例如：Failed to open the file: No such file or directory。

#include <iostream>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <cerrno>
#include <cstdio>

int main() {
    // 尝试打开一个不存在的文件
    int fd = open("nonexistent_file.txt", O_RDONLY);
    if (fd == -1) {
        // 先使用 perror 输出错误信息
        perror("Open file error");
        // 再根据 errno 进行具体处理
        switch (errno) {
            case ENOENT:
                std::cerr << "The file does not exist." << std::endl;
                break;
            case EACCES:
                std::cerr << "Permission denied." << std::endl;
                break;
            default:
                std::cerr << "An unknown error occurred." << std::endl;
                break;
        }
    }
    return 0;
}

errno 和 perror 的使用。当 open 函数执行失败时，首先调用 perror 函数输出一条包含前缀和通用错误信息的错误消息。
然后，通过 switch 语句根据 errno 的具体值进行更细致的错误处理，输出不同的错误提示信息，方便开发者进行调试和问题定位。

文件IO和标准IO的区别

文件 I/O（File I/O）和标准 I/O（Standard I/O）是在编程中进行输入输出操作的两种不同方式，它们在多个方面存在区别，下面为你详细介绍：

1. 接口层面

文件 I/O
系统调用接口：文件 I/O 使用的是操作系统提供的系统调用函数，这些函数直接与操作系统内核进行交互。在 Linux 系统中，常见的文件 I/O 函数有 open、read、write、lseek 和 close 等。这些函数是操作系统内核的一部分，不同的操作系统可能会有不同的实现细节。
低级别操作：由于直接与内核交互，文件 I/O 提供了更底层的操作方式，允许程序员对文件的读写位置、读写权限等进行更精确的控制。
标准 I/O
库函数接口：标准 I/O 是 C 标准库提供的一组函数，如 fopen、fread、fwrite、fseek 和 fclose 等。这些函数是在文件 I/O 的基础上进行了封装，提供了更高级、更方便的接口。
跨平台性：标准 I/O 函数是 C 标准库的一部分，具有很好的跨平台性，在不同的操作系统上都能保持一致的使用方式。

2. 缓冲机制

文件 I/O
无缓冲或自定义缓冲：文件 I/O 默认情况下是无缓冲的，即每次调用 read 或 write 函数都会直接进行系统调用，与磁盘进行数据交互。不过，程序员可以自己实现缓冲机制来提高效率，例如使用 read 函数一次性读取较大的数据块到缓冲区，然后再进行处理。
适合实时性要求高的场景：由于无缓冲，文件 I/O 能够立即将数据写入磁盘或从磁盘读取数据，适合对实时性要求较高的场景，如日志记录、设备驱动等。
标准 I/O
自动缓冲：标准 I/O 提供了自动缓冲机制，分为全缓冲、行缓冲和无缓冲三种类型。全缓冲是指当缓冲区满时才进行实际的 I/O 操作；行缓冲是指当遇到换行符时才进行 I/O 操作；无缓冲则是每次操作都立即进行 I/O。
提高效率：自动缓冲机制减少了系统调用的次数，提高了 I/O 操作的效率。例如，在向文件写入大量数据时，标准 I/O 会先将数据写入缓冲区，当缓冲区满时再一次性将数据写入磁盘，减少了磁盘 I/O 的次数。

3. 文件定位

文件 I/O
使用 lseek 函数：文件 I/O 通过 lseek 函数来定位文件的读写位置。lseek 函数可以将文件指针移动到指定的偏移量处，支持相对当前位置、文件开头和文件末尾三种偏移方式。
灵活性高：lseek 函数提供了较高的灵活性，程序员可以根据需要精确地控制文件指针的位置，实现随机读写操作。
标准 I/O
使用 fseek 函数：标准 I/O 使用 fseek 函数来定位文件的读写位置。fseek 函数的功能与 lseek 类似，但它是基于标准 I/O 流的，使用起来更加方便。
与缓冲机制结合：由于标准 I/O 有缓冲机制，fseek 函数在移动文件指针时会处理缓冲区的内容，确保数据的一致性。

4. 错误处理

文件 I/O
使用 errno：文件 I/O 函数在执行失败时会设置全局变量 errno，通过检查 errno 的值可以判断具体的错误类型。同时，还可以使用 perror 函数输出更详细的错误信息。
底层错误信息：errno 提供的错误信息比较底层，与操作系统的具体实现相关，对于一些复杂的错误，需要对操作系统有一定的了解才能准确判断。
标准 I/O
返回值和 ferror 函数：标准 I/O 函数通过返回值来表示操作是否成功，例如 fread 和 fwrite 函数返回实际读写的元素个数，如果返回值与预期不符，则表示操作失败。此外，还可以使用 ferror 函数检查流是否发生错误。
高级错误处理：标准 I/O 提供的错误处理方式相对更高级，更易于理解和使用，适合初学者。

5. 适用场景

文件 I/O
系统编程：在进行系统编程、设备驱动开发等需要直接与操作系统内核交互的场景中，文件 I/O 是首选。例如，开发一个磁盘文件系统的工具，需要精确控制文件的读写和定位，使用文件 I/O 可以更好地满足需求。
实时性要求高的场景：对于实时性要求较高的应用，如日志记录、网络编程等，文件 I/O 的无缓冲特性可以确保数据及时写入磁盘或发送到网络。
标准 I/O
通用文件处理：在一般的文件处理场景中，如文本文件的读写、数据的存储和读取等，标准 I/O 的自动缓冲机制和高级接口可以提高开发效率，减少代码复杂度。
跨平台开发：由于标准 I/O 具有良好的跨平台性，在需要编写跨操作系统的程序时，使用标准 I/O 可以确保代码的可移植性。
示例代码对比

文件 I/O 示例

#include <iostream>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    const char* filename = "test.txt";
    const char* data = "Hello, File I/O!";

    // 打开文件
    int fd = open(filename, O_CREAT | O_WRONLY, 0666);
    if (fd == -1) {
        std::cerr << "Failed to open the file." << std::endl;
        return 1;
    }

    // 写入数据
    ssize_t bytesWritten = write(fd, data, sizeof(data));
    if (bytesWritten == -1) {
        std::cerr << "Failed to write to the file." << std::endl;
        close(fd);
        return 1;
    }

    // 关闭文件
    close(fd);

    return 0;
}

标准 I/O 示例

#include <iostream>
#include <cstdio>

int main() {
    const char* filename = "test.txt";
    const char* data = "Hello, Standard I/O!";

    // 打开文件
    FILE* file = fopen(filename, "w");
    if (file == nullptr) {
        std::cerr << "Failed to open the file." << std::endl;
        return 1;
    }

    // 写入数据
    size_t bytesWritten = fwrite(data, sizeof(char), sizeof(data), file);
    if (bytesWritten != sizeof(data)) {
        std::cerr << "Failed to write to the file." << std::endl;
        fclose(file);
        return 1;
    }

    // 关闭文件
    fclose(file);

    return 0;
}