Linux文件操作笔记

一、核心概念

1. 文件描述符

   • 系统用于唯一标识文件的整数值，如0（标准输入）、1（标准输出）、2（标准错误）。
   • 可通过/proc/sys/fs/file-max查看系统支持的最大文件描述符数量。

2. 文件类型与权限

   • 类型：普通文件（-）、目录（d）、链接（l）、字符设备（c）、块设备（b）等。
   • 权限：r（读）、w（写）、x（执行），分为用户、组、其他三类权限。

3. 操作方式对比

   特性	系统调用（低级IO）	标准IO（高级IO）
   效率	直接操作硬件，高效	带缓冲区，减少系统调用次数
   跨平台性	依赖操作系统	跨平台（如fopen）
   函数示例	open, read, write	fopen, fread, fwrite
   适用场景	需要精细控制（如设备文件）	常规文件读写

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二、系统调用（System IO）

1. 常用函数

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

int open(const char *path, int flags, mode_t mode); // 打开文件
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);      // 读取文件
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);// 写入文件
int close(int fd);                                   // 关闭文件
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);       // 移动文件指针

2. 示例：读取文件内容并统计字节数

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

int main() {
    int fd = open("test.txt", O_RDONLY);
    if (fd == -1) {
        perror("文件打开失败");
        return 1;
    }

    char buf[1024];
    ssize_t bytes_read;
    int total = 0;

    while ((bytes_read = read(fd, buf, sizeof(buf))) > 0) {
        total += bytes_read;
    }

    printf("文件总字节数: %d\n", total);
    close(fd);
    return 0;
}

输出：

文件总字节数: 1024（假设文件内容为1KB）

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三、标准IO（标准库函数）

1. 常用函数

#include <stdio.h>

FILE *fopen(const char *filename, const char *mode); // 打开文件
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream); // 读取
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream); // 写入
int fclose(FILE *stream);                             // 关闭文件
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);     // 移动文件指针

2. 示例：复制文件内容

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *src = fopen("source.txt", "rb");
    FILE *dest = fopen("dest.txt", "wb");
    if (!src || !dest) {
        perror("文件打开失败");
        return 1;
    }

    char buffer[1024];
    size_t bytes;
    while ((bytes = fread(buffer, 1, sizeof(buffer), src)) {
        fwrite(buffer, 1, bytes, dest);
    }

    fclose(src);
    fclose(dest);
    printf("文件复制成功\n");
    return 0;
}

输出：

文件复制成功

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四、文件属性操作

1. 获取文件信息（stat结构体）

#include <sys/stat.h>

struct stat file_info;
stat("test.txt", &file_info);
printf("文件大小: %ld 字节\n", file_info.st_size);
printf("文件类型: %s\n", S_ISREG(file_info.st_mode) ? "普通文件" : "其他");

2. 示例：检查文件权限

#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    struct stat st;
    if (stat("test.txt", &st) == -1) {
        perror("stat失败");
        return 1;
    }

    printf("用户权限: %c%c%c\n",
           (st.st_mode & S_IRUSR) ? 'r' : '-',
           (st.st_mode & S_IWUSR) ? 'w' : '-',
           (st.st_mode & S_IXUSR) ? 'x' : '-');
    return 0;
}

输出（假设文件权限为rw-）：

用户权限: rw-

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五、综合例题

题目：使用系统调用实现文件内容反转（如将abc变为cba）。

#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>

int main() {
    int fd = open("input.txt", O_RDWR);
    if (fd == -1) {
        perror("打开文件失败");
        return 1;
    }

    struct stat st;
    fstat(fd, &st);
    off_t size = st.st_size;

    char buf1, buf2;
    for (off_t i = 0; i < size / 2; i++) {
        lseek(fd, i, SEEK_SET);
        read(fd, &buf1, 1);
        lseek(fd, size - 1 - i, SEEK_SET);
        read(fd, &buf2, 1);

        lseek(fd, i, SEEK_SET);
        write(fd, &buf2, 1);
        lseek(fd, size - 1 - i, SEEK_SET);
        write(fd, &buf1, 1);
    }

    close(fd);
    printf("文件内容已反转\n");
    return 0;
}

输出：

文件内容已反转

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总结

1. 系统调用：适合需要直接控制文件或设备（如串口）的场景，但需手动管理缓冲区。
2. 标准IO：适合常规文件操作，提供缓冲机制，提升效率，代码更简洁。
3. 关键点：
   • 文件操作后必须关闭，避免资源泄漏。
   • 错误处理（如检查open或fopen的返回值）。
   • 理解文件指针和偏移量的操作（lseek和fseek）。

通过结合系统调用和标准IO的优势，可以灵活应对不同场景下的文件操作需求。