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标准c库当中用于文件I/O操作相关的一套库函数#xff0c;实用标准I/O需要包含头文件
二#xff0c;文件I/O和标准I/O之间的区别 1.标准I/O是库函数#xff0c;而文件I/O是系统调用 2.标准I/O是对文件I/O的封装 3.标准I/O相对于文件I/O具有更…一什么是标准I/O库
标准c库当中用于文件I/O操作相关的一套库函数实用标准I/O需要包含头文件
二文件I/O和标准I/O之间的区别 1.标准I/O是库函数而文件I/O是系统调用 2.标准I/O是对文件I/O的封装 3.标准I/O相对于文件I/O具有更好的可移植性且效率高 三FILE文件指针
FILE是一个数据结构体标准I/O实用FILE指针作为文件句柄
FILE文件指针用于标准I/O库函数而文件描述符则用于文件I/O系统调用,FILE数据结构定义在标准 I/O 库函数头文件 stdio.h 中
四标准输入标准输出和标准错误
标准输入设备计算机系统的标准的输入设备
标准输出设备计算机所连接的键盘
输出标准设备计算机所连接的显示器
五标准I/O函数
1)打开文件fopen()
FILE *fopen(const char *path, const char *mode); path 参数 path 指向文件路径可以是绝对路径、也可以是相对路径。 mode 参数 mode 指定了对该文件的读写权限 2)关闭文件fclose()
int fclose(FILE *stream); stream 为 FILE 类型指针,也就是文件句柄调用成功返回 0 失败将返回 EOF 也就是 -1 3)读取/写入文件fread()/fwrite()
fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);ptrfread()将读取到的数据存放在参数 ptr 指向的缓冲区中 size fread() 从文件读取 nmemb 个数据项每一个数据项的大小为 size 个字节所以总共读取的数据大 小为 nmemb * size 个字节。 nmemb 参数 nmemb 指定了读取数据项的个数。 stream FILE 指针 返回项读取或者写入的数据项的数目 写入
#include stdio.h
#include stdlib.hint main(void)
{char buf[] hello world!;FILE *fp NULL;if(NULL (fp fopen(./test.txt,w))){perror(open error);return 1;}printf(open ok!!!\r\n);if(sizeof(buf)(fwrite(buf,1, sizeof(buf), fp))){printf(fwrite error);fclose(fp);exit(-1);}printf(写入成功\r\n);fclose(fp);return 0;
} 运行结果 读取
#include stdio.h
#include stdlib.hint main(void)
{char buf[20] 0;FILE *fp NULL;int size;if(NULL (fp fopen(./test.txt,r))){perror(open error);return 1;}printf(open ok!!!\r\n);if(12(size fread(buf,1, 11, fp))){if(ferror(fp)){printf(fread error);fclose(fp);exit(-1);}}printf(成功读取%d 个字节数据: %s\n, size, buf);fclose(fp);return 0;
}
运行结果 4)定位函数fseek()
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence); stream FILE 指针。 offset 与 lseek() 函数的 offset 参数意义相同。 whence 与 lseek() 函数的 whence 参数意义相同 5判断是否到达文件末尾--feof()函数
int feof(FILE *stream);
6判断是否发生了错误--ferror()函数
int ferror(FILE *stream);
7清楚标志--clearerr()函数【自己独立设置标志】
void clearerr(FILE *stream); 8格式化输入
int printf(const char *format, ...);
将程序中的字符串信息输出显示到终端int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);
将格式化数据写入到由 FILE 指针指定的文件int dprintf(int fd, const char *format, ...);
将格式化数据写入到由文件描述符 fd 指定的文件int sprintf(char *buf, const char *format, ...);
将格式化数据存储在由参数 buf 所指定的缓冲区中int snprintf(char *buf, size_t size, const char *format, ...);
使用参数 size 显式的指定缓冲区的大小如果写入到缓冲区的字节数大于参数 size 指定的大
小超出的部分将会被丢弃如果缓冲区空间足够大snprintf()函数就会返回写入到缓冲区的字符数与
sprintf()函数相同也会在字符串末尾自动添加终止字符\0
9格式化输出
int scanf(const char *format, ...);
scanf()函数将用户输入标准输入的数据进行格式化转换并进行存储int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...);
从指定文件中读取数据作为格式转换的输入数据文件通过 FILE 指针指定int sscanf(const char *str, const char *format, ...);
从参数 str 所指向的字符串缓冲区中读取数据作为格式转换的输入数据
六文件I/O缓冲
1.内核缓冲
read()和write()系统调用是在进行文件读写操作的时候并不会直接访问磁盘设备而是仅仅在用户空间缓冲区和内核缓冲区之间复制数据。调用write()函数后会将数据保存到缓存数据区然后等待内核在某个时刻将缓冲区的数据写入到磁盘设备中但此时如果read()函数会直接将数据缓存器的数据返回给应用程序。反之同理
2.刷新文件I/O的内核缓冲区
对于一些操作必须强制将文件I/O内核缓冲区中缓存的数据写入到磁盘设备。
fsync()函数
int fsync(int fd); 系统调用 fsync() 将参数 fd 所指文件的内容数据和元数据写入磁盘只有在对磁盘设备的写入操作完成之后fsync()函数才会返回函数调用成功将返回 0 失败返回 -1 fdatasync()函数
int fdatasync(int fd); 系统调用 fdatasync() 与 fsync() 类似不同之处在于 fdatasync() 仅将参数 fd 所指文件的内容数据写入磁盘并不包括文件的元数据 sync()函数
void sync(void); 系统调用 sync() 会将所有文件 I/O 内核缓冲区中的文件内容数据和元数据全部更新到磁盘设备中该函数没有参数、也无返回值 3.控制文件I/O内核缓冲的标志
1.O_DSYNC 标志write()调用之后调用 fdatasync()函数【元数据不同步】进行数据同步
2.O_SYNC 标志write()调用都会自动将文件内容数据和元数据刷新到磁盘设备中
4.直接I/O:绕过内核缓冲
在open函数调用添加O_DIRECT就可以进行调用
直接 I/O 的对齐限制 ⚫ 应用程序中用于存放数据的缓冲区其内存起始地址必须以块大小的整数倍进行对齐 ⚫ 写文件时文件的位置偏移量必须是块大小的整数倍 ⚫ 写入到文件的数据大小必须是块大小的整数倍。 5.stdio缓冲 用户空间 的缓冲区当应用程序中通过标准 I/O 操作磁盘文件时为了减少调用系统调用次数标准 I/O 函数会将用户写入或读取文件的数据缓存在 stdio 缓冲区然后再一次性 stdio 缓冲区中缓存的数据通过调用系统调用 I/O 文件 I/O 写入到文件 I/O 内核缓冲区或者拷贝到应用程序的 buf 中 三种缓冲类型 ⚫ _IONBF 不对 I/O 进行缓冲无缓冲。意味着每个标准 I/O 函数将立即调用 write() 或者 read() 并且忽略 buf 和 size 参数可以分别指定两个参数为 NULL 和 0 。标准错误 stderr 默认属于这一种类型从而保证错误信息能够立即输出 ⚫ _IOLBF 采用行缓冲 I/O 。在这种情况下当在输入或输出中遇到换行符 \n 时标准 I/O 才会执 行文件 I/O 操作。对于输出流在输出一个换行符前将数据缓存除非缓冲区已经被填满当输 出换行符时再将这一行数据通过文件 I/O write() 函数刷入到内核缓冲区中对于输入流每次读取一行数据。对于终端设备默认采用的就是行缓冲模式譬如标准输入和标准输出。 ⚫ _IOFBF 采用全缓冲 I/O 。在这种情况下在填满 stdio 缓冲区后才进行文件 I/O 操作 read 、 write 对于输出流当 fwrite 写入文件的数据填满缓冲区时才调用 write() 将 stdio 缓冲区中的数据刷入内核缓冲区对于输入流每次读取 stdio 缓冲区大小个字节数据。默认普通磁盘上的常规文件默认常用这种缓冲模式 刷新stdio缓冲区
int fflush(FILE *stream);强制进行文件的刷新如果参数是NULL,则刷新所有的stdio缓冲区⚫ 调用 fflush()库函数可强制刷新指定文件的 stdio 缓冲区
⚫ 调用 fclose()关闭文件时会自动刷新文件的 stdio 缓冲区
⚫ 程序退出时会自动刷新 stdio 缓冲区注意区分不同的情况 I/O缓冲小结 应用程序调用标准 I/O 库函数将用户数据写入到 stdio 缓冲区中 stdio 缓冲区是 由 stdio 库所维护的用户空间缓冲区。针对不同的缓冲模式当满足条件时 stdio 库会调用文件 I/O 系统调用 I/O 将 stdio 缓冲区中缓存的数据写入到内核缓冲区中内核缓冲区位于内核空间。最终由内核向磁盘设备发起读写操作将内核缓冲区中的数据写入到磁盘或者从磁盘设备读取数据到内核缓冲区 七文件描述符和FILE指针互转
int fileno(FILE *stream);
将标准 I/O 中使用的 FILE 指针转换为文件 I/O 中所使用的文件描述符成功文件描述符 失败NULLFILE *fdopen(int fd, const char *mode);
将文件描述符转换为FILE指针成功文件指针 失败NULL
八linux系统的文件类型
文本文件 :内容由文本构成
二进制文件.o, .bin文件......
符号链接文件指向另一个文件的路径
管道文件进程间通信
套接字文件不同主机的进程间通信 字符设备文件和块设备文件硬件设备都会对应一个设备文件 获取文件的属性stat int stat(const char *pathname, struct stat *buf); st_dev 该字段用于描述此文件所在的设备。不常用可以不用理会。 st_ino 文件的 inode 编号。 st_mode该字段用于描述文件的模式譬如文件类型、文件权限都记录在该变量中 st_nlink 该字段用于记录文件的硬链接数也就是为该文件创建了多少个硬链接文件。链接文件可以 分为软链接符号链接文件和硬链接文件 st_uid 、 st_gid 此两个字段分别用于描述文件所有者的用户 ID 以及文件所有者的组 ID st_rdev 该字段记录了设备号设备号只针对于设备文件包括字符设备文件和块设备文件不用理会。 st_size 该字段记录了文件的大小逻辑大小以字节为单位。 st_atim 、 st_mtim 、 st_ctim 此三个字段分别用于记录文件最后被访问的时间、文件内容最后被修改的时间以及文件状态最后被改变的时间都是 struct timespec 类型变量 #include sys/types.h
#include sys/stat.h
#include unistd.h
#include stdio.h
#include stdlib.hint main(void)
{struct stat file_stat;int ret;ret stat(./test.txt,file_stat);if(-1 ret){perror(open error);exit(-1);}printf(%ld %ld\r\n,file_stat.st_size,file_stat.st_ino);exit(0);}
运行结果 fstat:相对于stat的区别就是fstat是从fd去获取文件的属性而stat是从文件路径获取的 lstat()与 stat、fstat 的区别在于对于符号链接文件stat、fstat 查阅的是符号链接文件所指向的文件对应的文件属性信息 九文件属主 文件在创建时其所有者就是创建该文件的那个用户,Linux 下的每一个文件都有与之相关联的用户 ID 和组 ID, 1.有效用户ID和有效组ID
通常绝大部分情况下进程的有效用户等于实际用户有效用户 ID 等于实际用户 ID有效组等于实际组有效组 ID 等于实际组 ID)
2.chown函数改变文件的所属者和所属组
sudo chown root:root testApp.c
int chown(const char *pathname, uid_t owner, gid_t group);pathname用于指定一个需要修改所有者和所属组的文件路径
owner将文件的所有者修改为该参数指定的用户以用户 ID 的形式描述
group将文件的所属组修改为该参数指定的用户组以用户组 ID 的形式描述
返回值成功返回 0失败将返回-1兵并且会设置 errno ⚫ 只有超级用户进程能更改文件的用户 ID ⚫ 普通用户进程可以将文件的组 ID 修改为其所从属的任意附属组 ID 前提条件是该进程的有效用户 ID 等于文件的用户 ID 而超级用户进程可以将文件的组 ID 修改为任意值 fchown()通过文件的fd去更改文件 lchown(): 通过文件的链接文件本身的属性去更改文件 3.普通权限和特殊权限
普通权限 特殊权限 1. set-user-ID 进程对文件进行操作的时候、将进行权限检查如果文件的 set-user-ID 位权限被设置内核会将 进程的有效 ID 设置为该文件的用户 ID 文件所有者 ID 意味着该进程直接获取了文件所有者 的权限、以文件所有者的身份操作该文件 2. set-group-ID 进程对文件进行操作的时候、将进行权限检查如果文件的 set-group-ID 位权限被设置内核会 将进程的有效用户组 ID 设置为该文件的用户组 ID文件所属组 ID意味着该进程直接获取了文件所属组成员的权限、以文件所属组成员的身份操作该文件 3.sticky权限 注 Linux 系统下绝大部分的文件都没有设置 set-user-ID 位权限和 set-group-ID 位权限所以通常情况下 进程的有效用户等于实际用户有效用户 ID 等于实际用户 ID有效组等于实际组有效组 ID 等于实际组 ID 4.目录权限 相对目录里面的文件进行读取删除创建......等操作必须给目录一定的权限才可以进行对应的操作 4.检查文件的权限 int access(const char *pathname, int mode); pathname:文件路径mode:⚫ F_OK检查文件是否存在
⚫ R_OK检查是否拥有读权限
⚫ W_OK检查是否拥有写权限
⚫ X_OK检查是否拥有执行权限#include unistd.h
#include stdio.h
#include stdlib.hint main(void)
{int ret;ret access(./test.txt,F_OK);if(-1 ret){printf(文件不存在/r/n);exit(-1);}ret access(./test.txt,R_OK);if(!ret){printf(可以读取\r\n);}else{printf(不可以进行读取\r\n);}ret access(./test.txt,W_OK);if(!ret){printf(可以写入\r\n);}else{printf(不可以进行写入\r\n);}ret access(./test.txt,X_OK);if(!ret){printf(不可以进行执行\r\n);}else{printf(不可以进行执行\r\n);}return 0;
} 运行结果 5.chmod修改文件的权限 int chmod(const char *pathname, mode_t mode);pathname
需要进行权限修改的文件路径若该参数所指为符号链接实际改变权限的文件是符号链
接所指向的文件而不是符号链接文件本身。
mode
该参数用于描述文件权限与 open 函数的第三个参数一样这里不再重述可以直接使用八进
制数据来描述也可以使用相应的权限宏单个或通过位或运算符 | 组合 fchmod():根据fd进行文件权限的修改 #include unistd.h
#include stdio.h
#include stdlib.h
#include sys/stat.hint main(void)
{int ret;ret chmod(./test.txt, 0777);if(-1 ret){perror(修改失败);exit(-1);}return 0;
} 6.umask函数 文件的实际权限实际上不等于我们设置的权限 mode ~umask eg. 0777 (~0002) 0775 mode_t umask(mode_t mask);返回值是旧的mask 参数是 新设定的mask 十文件的时间属性 修改时间属性 utime()utimes()
int utime(const char *filename, const struct utimbuf *times);filename: 文件路径struct utimbuf {time_t actime; /* 访问时间 */time_t modtime; /* 内容修改时间 */
};int utimes(const char *filename, const struct timeval times[2]);filename: 文件路径struct timeval {long tv_sec; /* 秒 */long tv_usec; /* 微秒 */
};相比之下utimes的精度更高一些,可以更改到微秒级别int futimens(int fd, const struct timespec times[2]);fd文件描述符。
times将时间属性修改为该参数所指定的时间值times 指向拥有 2 个 struct timespec 结构体类型变量
的数组数组共有两个元素第一个元素用于指定访问时间第二个元素用于指定内容修改时间 #include fcntl.h
#include sys/stat.h
#include unistd.h
#include sys/types.h
#include time.h
#include stdio.h
#include stdlib.h
#define MY_FILE ./test.txt
int main(void)
{struct timespec tmsp_arr[2];int ret;int fd;/* 检查文件是否存在 */ret access(MY_FILE, F_OK);if (-1 ret) {printf(Error: %s file does not exist!\n, MY_FILE);exit(-1);}/* 打开文件 */fd open(MY_FILE, O_RDONLY);if (-1 fd) {perror(open error);exit(-1);}/* 修改文件时间戳 */#if 0ret futimens(fd, NULL); //同时设置为当前时间#endif#if 1tmsp_arr[0].tv_nsec UTIME_OMIT;//访问时间保持不变tmsp_arr[1].tv_nsec UTIME_NOW;//内容修改时间设置为当期时间ret futimens(fd, tmsp_arr);#endif
} utimensat()函数
int utimensat(int dirfd, const char *pathname, const struct timespec times[2], int flags);dirfd
该参数可以是一个目录的文件描述符也可以是特殊值 AT_FDCWD如果 pathname 参数指定
的是文件的绝对路径则此参数会被忽略。pathname
指定文件路径。如果 pathname 参数指定的是一个相对路径、并且 dirfd 参数不等于特殊值
AT_FDCWD则实际操作的文件路径是相对于文件描述符 dirfd 指向的目录进行解析。如果 pathname 参数
指定的是一个相对路径、并且 dirfd 参数等于特殊值 AT_FDCWD则实际操作的文件路径是相对于调用进
程的当前工作目录进行解析times
与 futimens()的 times 参数含义相同flags
此参数可以为 0 也可以设置为 AT_SYMLINK_NOFOLLOW 如 果 设 置 为
AT_SYMLINK_NOFOLLOW当 pathname 参数指定的文件是符号链接则修改的是该符号链接的时间戳
而不是它所指向的文件 十一符号链接软链接和硬链接
硬链接
ls-li 查看当前的硬链接文件个数源文件本身也是一个硬链接文件 各个硬链接文件的inode指向的是同一个文件 ln 源文件名称 新创建文件名称 创建硬链接文件 创建硬链接
int link(const char *oldpath, const char *newpath); 软链接 ln -s 源文件名称 新创建文件名称 创建硬链接文件 当软链接的源文件删除其余的文件被称为“悬空链接”原因软链接文件类似于一种“主从” 关系软链接内部存着源文件的路径名当源文件被删除则无法找到文件路径
创建软链接
int symlink(const char *target, const char *linkpath);
读取软链接
ssize_t readlink(const char *pathname, char *buf, size_t bufsiz);buf:存放文件缓冲区bufsiz: 读取的链接文件的大小 创建和删除目录 int mkdir(const char *pathname, mode_t mode);int rmdir(const char *pathname);打开读取关闭目录 DIR *opendir(const char *name);struct dirent *readdir(DIR *dirp);int closedir(DIR *dirp); 删除文件
int unlink(const char *pathname);
int remove(const char *pathname);pathname 参数指定的是一个非目录文件那么 remove()去调用 unlink()如果 pathname 参数指定的是
一个目录那么 remove()去调用 rmdir()
十二文件重命名
int rename(const char *oldpath, const char *newpath); #include stdio.h
#include stdlib.h
int main(void)
{int ret;ret rename(./test, ./test_file);if (-1 ret) {perror(rename error);exit(-1);}exit(0);
}
