02. Linux嵌入式系统学习笔记（二）（编写C程序进行文件操作、模块化编程makefile的使用）
目录
一．使用系统低级文件读写访问接口进行文件的读写练习。
1. 创建 test.txt 文件
2. 编写 modify.c 程序
(0). 头文件
(1). open函数
(2). read函数
(3). write函数
(4). close函数
(5). rename函数
3. 编译并运行程序
二. 编写一个计算 5+(9/3)的程序
1. 创建目录并进入
2. 创建头文件 myhead.h
3. 创建加法实现文件 myadd.c
4. 创建除法实现文件 mydiv.c
5. 创建主程序文件 result.c
6. 创建 Makefile 文件
7. 项目运行
一．使用系统低级文件读写访问接口进行文件的读写练习。
要求：
1. 创建一个文件 test.txt，文件内容为：
2. 编写一个 c 程序 modify.c，读写这个文件，修改其内容，添加一行，将文件内容变成。
提示：可以把正确的内容写入一个临时文件，然后把临时文件重命名。
1. 创建 test.txt 文件
首先，创建一个名为 test.txt 的文件，并写入以下内容：
echo -e "1\n2\n3\n5" > test.txt2. 编写 modify.c 程序
接下来，编写一个C程序 modify.c，该程序将读取 test.txt 文件的内容，修改内容，并将修改后的内容写入一个临时文件，最后将临时文件重命名为 test.txt。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#define TEMP_FILE "temp.txt"
#define BUF_SIZE 1024
int main()
{
int fd_input, fd_output;
char buffer[BUF_SIZE];
ssize_t bytes_read, bytes_written;
char *target_char = "3"; // 要查找的字符
// 打开原始文件
fd_input = open("test.txt", O_RDONLY); // 只读模式打开
if(fd_input == 1)
{
perror("Error opening test.txt\n");
return 1;
}
// 创建临时文件
fd_output = open(TEMP_FILE, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);// 只写模式打开文件|创建文件并清空文件
if(fd_output == -1)
{
perror("Error creating temp file\n");
close(fd_input);
return 1;
}
// 读取原始文件内容并写入临时文件
bytes_read = read(fd_input,buffer, sizeof(buffer));
if(bytes_read == -1)
{
perror("Error reading from test.txt\n");
close(fd_input);
close(fd_output);
return 1;
}
// 在‘5’前面添加‘4’
for(int i = bytes_read - 1;i >= 0; i--)
{
buffer[i + 3] = buffer[i];
if(buffer[i] == '5')
{
buffer[i] = '4';
buffer[i+1] = '\n';
buffer[i+2] = '\n';
break;
}
}
buffer[strlen(buffer)] = '\0'; // 添加字符串结束符
// 将原文件内容拷贝到临时文件中
bytes_written = write(fd_output, buffer, strlen(buffer));
// 关闭文件描述符
close(fd_input);
close(fd_output);
// 重命名临时文件名为源文件名
if(rename(TEMP_FILE, "test1.txt") == -1)
{
perror("Error renaming temp file\n");
return 1;
}
printf("File modified successfully.\n");
return 0;
}(0). 头文件
| 头文件 | 功能描述 | 在本程序中的作用 |
|---|---|---|
<stdio.h> | 提供标准输入输出函数，如 printf 和 perror。 | 使用 perror 打印错误信息。 |
<stdlib.h> | 提供通用工具函数，如内存管理(malloc、free)和程序控制(exit)。 | 未直接使用，但通常包含在C程序中。 |
<fcntl.h> | 提供文件控制选项的常量定义，如
| 定义 open 系统调用中使用的标志。 |
<unistd.h> | 提供POSIX操作系统API，如
| 使用这些系统调用来操作文件。 |
<string.h> | 提供字符串操作函数，如
| 使用 strlen 计算要写入的新行 "4\n" 的长度。 |
(1). open函数
| 功能：打开或创建一个文件，并返回文件描述符 | |
| 函数原型：#include <fcntl.h | |
| 参数 | |
|
| 要打开或创建的文件路径。 |
|
打开文件的标志，指定文件的访问模式和行为。常用标志： |
|
|
| 创建文件时指定文件的权限（仅在 O_CREAT 标志时有效）。权限通常用八进制表示，如 0644。 |
| 返回值： | 成功：返回文件描述符（一个非负整数）。 失败：返回 |
(2). read函数
| 功能：从文件描述符对应的文件中读取数据。 | |
| 函数原型：#include <unistd.h> | |
| 参数 | |
|
| 文件描述符。 |
|
| 存储读取数据的缓冲区。 |
|
| 要读取的字节数。 |
| 返回值： | 成功：返回实际读取的字节数（可能小于 失败：返回 文件结束：返回 |
(3). write函数
| 功能：向文件描述符对应的文件中写入数据。 | |
| 函数原型：#include <unistd.h> | |
| 参数 | |
|
| 文件描述符。 |
|
| 存储读取数据的缓冲区。 |
|
| 要读取的字节数。 |
| 返回值： | 成功：返回实际写入的字节数（可能小于 失败：返回 |
(4). lseek函数 （调整文件的偏移量-文件指针的位置）
| 功能：调整文件的偏移量。 | |
| 函数原型：#include <unistd.h> | |
| 参数 | |
|
| 文件描述符。lseek调用后，文件描述符随之而改变 |
offset | 偏移量。 |
whence：基准位置，可以是 |
|
| 返回值： | 成功：返回新的偏移量。 失败：返回 |
注意：O_APPEND 标志：如果文件是以 O_APPEND 标志打开的，write 会始终将数据追加到文件末尾，忽略 lseek 设置的偏移量。 | |
lseek的使用
| 场景 | 说明 |
|---|---|
配合 read 使用 | 调整文件的读取位置。 |
配合 write 使用 | 调整文件的写入位置。 |
| 获取当前偏移量 | 使用 lseek(fd, 0, SEEK_CUR)。 |
| 获取文件大小 | 使用 lseek(fd, 0, SEEK_END)。 |
(4). close函数
| 功能：关闭文件描述符，释放相关资源。 | |
| 函数原型：#include <unistd.h> | |
| 参数 | |
|
| 要关闭的文件描述符。 |
| 返回值： | 成功：返回 失败：返回 |
(5). rename函数
| 功能：打开或创建一个文件，并返回文件描述符 | |
| 函数原型：#include <stdio.h> | |
| 参数 | |
|
| 原文件或目录的路径。 |
|
| 新文件或目录的路径。 |
| 返回值： | 成功：返回 失败：返回 |
3. 编译并运行程序
编译 modify.c 并运行它：
gcc modify.c -o modify
./modify二. 编写一个计算 5+(9/3)的程序
要求：分成 4 个文件，一个头文件 myhead.h，一个进行加法运算的 myadd.c 代码文件、一个进行除法的文件 mydiv.c 和一个reslut.c 文件。编写一个 Makefile，使它们在 make 工具下生成可执行文件myresult。整个项目文件都放在一个目录 cal 下面
1. 创建目录并进入
mkdir -p cal && cd cal
mkdir -p：
mkdir：创建目录的命令（make directory）
-p参数：自动创建父目录（如果父目录不存在），但在此例中cal是直接创建的，所以-p的作用是防止因目录已存在而报错。
&&：逻辑运算符，表示前一条命令成功执行后，再执行后面的命令。
cd cal：进入新创建的cal目录。
2. 创建头文件 myhead.h
#ifndef MYHEAD_H
#define MYHEAD_H
int myadd(int a, int b);
int mydiv(int a, int b);
#endif
作用：
头文件保护：
#ifndef和#endif防止同一个头文件被多次包含（避免重复定义错误）。声明函数：告诉编译器
myadd和mydiv的存在，具体实现在.c文件中。
3. 创建加法实现文件 myadd.c
int myadd(int a, int b) {
return a + b;
}
关键点：
函数名和参数必须与头文件
myhead.h中的声明完全一致。
4. 创建除法实现文件 mydiv.c
int mydiv(int a, int b) {
return a / b;
}
注意：
如果
b=0会导致除零错误，但此例中b=3是安全的。
5. 创建主程序文件 result.c
#include <stdio.h>
#include "myhead.h"
int main() {
int a = 5;
int b = mydiv(9, 3);
int result = myadd(a, b);
printf("Result: %d\n", result);
return 0;
}6. 创建 Makefile 文件
CC = gcc
CFLAGS = -I.
all: myresult
myresult: myadd.o mydiv.o result.o
$(CC) -o $@ $^ $(CFLAGS)
myadd.o: myadd.c myhead.h
$(CC) -c $< $(CFLAGS)
mydiv.o: mydiv.c myhead.h
$(CC) -c $< $(CFLAGS)
result.o: result.c myhead.h
$(CC) -c $< $(CFLAGS)
clean:
rm -f *.o myresultMakefile 关键语法：
变量：
CC和CFLAGS是自定义变量，简化命令的重复输入。目标依赖：
myresult: myadd.o mydiv.o result.o表示生成myresult需要依赖三个.o文件。如果某个
.o文件不存在或对应的.c文件被修改，Makefile 会自动重新编译。自动变量：
$@：当前目标名（如myresult）。
$^：所有依赖文件（如myadd.o mydiv.o result.o）。
$<：第一个依赖文件（如myadd.c）。
clean规则：用于清理生成的文件，需手动执行make clean。
-I.的作用是什么？
告诉编译器在当前目录（.）查找头文件myhead.h。Makefile 中的
-c参数：
表示只编译生成目标文件（.o），不进行链接。为什么要用头文件？
头文件声明函数，实现代码分离，方便多人协作和模块化管理。为什么用
make而不是手动编译？
自动化编译流程，避免重复输入命令。
只重新编译修改过的文件，提高效率。
7. 项目运行
（1）项目结构：
cal/
├── myhead.h
├── myadd.c
├── mydiv.c
├── result.c
└── Makefile（2）编译运行：
make
./myresult（3）输出结果：
Result: 8（4）删除 .o 文件和 可执行文件
make clean # 执行 Makefile 中的 clean 规则