文件IO（又称系统IO）

posix(可移植操作系统接口)定义的一组函数，Linux系统下，标准IO基于文件IO实现

不提供缓冲机制，每次读写操作都会引起系统的调用，其核心概念是文件描述符

操作 标准IO 文件IO
打开文件 fopen open
关闭文件 fclose close
读取文件 getc、fgetc、gets、fgets、getchar、fread read
写入文件 putc、fputc、puts、fputs、putchar、fwrite write

文件描述符

  • 每打开一个文件都有对应的一个文件描述符（非负整数），其从0开始分配，依次递增，进行文件IO操作时即通过文件描述符来完成

  • 0（标准输入），1（标准输出），2（标准错误）是每个程序默认占用这三个文件描述符，后面打开的文件从3开始递增

文件IO的函数

open函数

用来创建或打开一个文件，在<fcntl.h>头文件中被定义

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int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
  • 返回值：打开成功后返回文件描述符，出错时返回EOF
  • 可以打开设备文件，但不能创建设备文件（创建设备在mknode驱动部分）
  • pathname：创建或打开的文件名称（包括文件路径）
  • flags：文件的打开方式
  • mode（8进制表示法）：一般用于创建文件时指定新文件的权限，其指定的权限受限于umask值的影响
flags参数 说明（O_RDONLY，O_WRONLY，O_RDWR这三个参数互斥）
O_RDONLY 只读方式打开文件
O_WRONLY 可写的方式打开文件
O_RDWR 读写的方式打开
O_CREAT 文件不存在时，创建新文件，并使用mode参数设置权限
O_EXCL 若使用O_CREAT时文件存在，则返回错误信息
O_NOCTTY 若文件为终端，则不可调用open()系统调用的那个进程的控制终端
O_TRUNC 若文件存在，打开文件时会先删除文件的原有数据
O_APPEND 以添加的方式打开文件，在文件末尾进行写操作

umask：用来设定文件或目录的初始权限

文件或目录的初始权限 = 文件或目录的最大默认权限 - umask权限

close函数

用于关闭一个打开的文件，在头文件unistd.h中被定义

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int close(int fd);
  • 返回值：成功时返回0，错误时返回EOF
  • 程序结束时自动关闭所有打开的文件，文件关闭后，文件描述符不再代表文件

read函数

用于读取文件数据，在unistd.h头文件中被定义

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ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
  • 返回值：成功返回实际读取的字节数，错误时返回EOF
  • 读到文件末尾时返回0
  • buf：数据接收到缓冲区
  • count不应超过buf大小

write函数

用于向文件写入数据，在unistd.h头文件中被定义

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ssize_t write(int fd, void *buf, size_t count);
  • 返回值：成功返回实际写入的字节数，错误返回EOF
  • buf是送数据的缓冲区
  • count不应该超过buf的大小

lseek函数

用于定位文件，在unistd.h头文件中被定义

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off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence)
  • 返回值：成功时返回当前的文件读写位置，出错返回EOF
  • offset：位置偏移量
  • whence参数：SEEK_SET（文件开头偏移）、SEEK_CUR（以当前位置往后增加）、SEEK_END（文件尾增加偏移量）

目录操作函数

opendir和fdopendir函数

用于打开一个目录文件，在dirent.h中被定义

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DIR *opendir(const char *name);
DIR *fdopendir(int fd);		// 配合open函数使用
  • 返回值：成功时返回目录流指针，出错时返回NULL
  • DIR是描述打开的目录文件的结构体类型

readdir函数

用于读取目录流中的内容，在dirent.h中被定义

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struct dirent *readdir(DIR *dirp);
  • 返回值：成功时返回dirp目录流中的下一个目录项，出错或到末尾时返回NULL
  • struct dirent是描述目录流中的一个目录项的结构体类型
  • 成员有char d_name[256]，其存储目录中的文件名

closedir函数

用于关闭一个目录文件，在dirent.h头文件中被定义

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int closedir(DIR *dirp);
  • 返回值：成功时返回0，出错时返回EOF

文件属性和权限

chmod和fchmod函数

用于修改文件的访问权限，在sys/stat.h中被定义

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int chmod(const char *path, mode_t mode);
int fchmode(int fd, mode_t mode);	// 和open函数配合使用
  • 返回值：成功时返回0，错误时返回EOF
  • root和文件所有者可以修改文件的访问权限

stat、lstat、fstat函数

用于获取文件的属性，在sys/stat.h头文件中被定义

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int stat(const char *path, struct stat *buf);
int lstat(const char *path, struct stat *buf);
int fstat(int fd, struct stat *buf);
  • 返回值：成功时返回0，出错时返回EOF
  • 如果path是符号链接stat获取的是目标文件的属性；而lstat获取的是链接文件的属性
    stat函数返回结构体如下：
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struct stat {
    dev_t st_dev;			// 文件设备编号
    ino_t st_ino;			// 节点号
    mode_t st_mode;			// 文件类型和权限
    nlink_t st_nlink;		// 硬链接数目
    uid_t st_uid;			// 用户ID
    gid_t st_gid;			// 组ID
    dev_t st_rdev;			// 设备类型，若为设备文件则为设备编号
    off_t st_size;			// 文件字节大小
    blksize_t st_blksize;	// 块大小，文件系统的I/O缓冲区大小
    blkcnt_t st_blocks;		// 分配的块数
    time_t st_atime;		// 最后一次访问时间
    time_t st_mtime;		// 最后一次修改时间
    time_t st_ctime;		// 最后一次改变属性的时间
}

文件类型判断

参数宏 值 说明
S_IFMT 0170000 文件类型的位遮罩
S_ISREG(st_mode) 0100000 是否为常规文件
S_ISDIR(st_mode) 0040000 是否为目录
S_ISCHR(st_mode) 0020000 是否为字符设备
S_ISBLK(st_mode) 0060000 是否为块设备
S_ISFIFO(st_mode) 0010000 是否为FIFO文件
S_ISLINK(st_mode) 0120000 是否为链接文件
S_ISSOCK(st_mode) 0140000 是否为SOCKET文件