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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

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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.txt

2. 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 1024int 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  O_RDONLY (只读打开)、  O_WRONLY（只写打开)、 O_CREAT（若文件不存在则创建文件)、 O_TRUNC（若文件存在则将其长度截断为0)、	定义 open 系统调用中使用的标志。
<unistd.h>	提供POSIX操作系统API，如  open：打开文件。 read：从文件读取数据。 write：向文件写入数据。 close：关闭文件描述符。 rename：重命名文件。	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  strlen：计算字符串的长度。 strcpy：复制字符串。 strcmp：比较字符串。	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 int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
参数
pathname	要打开或创建的文件路径。
flags 打开文件的标志，指定文件的访问模式和行为。常用标志：	O_RDONLY：只读模式。 O_WRONLY：只写模式。 O_RDWR：读写模式。 O_CREAT：如果文件不存在，则创建文件。 O_TRUNC：如果文件存在且为只写或读写模式，则将其长度截断为0。 O_APPEND：在文件末尾追加数据。
mode	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 -1，并设置 errno。

(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> ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
参数
fd	文件描述符。
buf	存储读取数据的缓冲区。
count	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 count）。 失败：返回 -1，并设置 errno。 文件结束：返回 0。

(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> ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
参数
fd	文件描述符。
buf	存储读取数据的缓冲区。
count	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 count）。 失败：返回 -1，并设置 errno。

 (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> off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
参数
fd	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	SEEK_SET：从文件开头开始计算。 SEEK_CUR：从当前偏移量开始计算。 SEEK_END：从文件末尾开始计算。
返回值：	成功：返回新的偏移量。 失败：返回 -1，并设置 errno。
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> int close(int fd);
参数
fd	要关闭的文件描述符。
返回值：	成功：返回 0。 失败：返回 -1，并设置 errno。

(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> int rename(const char *oldpath, const char *newpath);
参数
oldpath	原文件或目录的路径。
newpath：	新文件或目录的路径。
返回值：	成功：返回 0。 失败：返回 -1，并设置 errno。

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_Hint 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: myresultmyresult: 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 myresult

Makefile 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