Linux应用(1)——文件IO
一、简介
1.1文件属性
Linux下文件共有'bcd-lsp'七个属性类型
b: block 块设备 (储存设备) 驱动开发中用到的文件属性
c: char 字符设备 驱动开发中用到的文件属性(lcd屏 定时器 通信接口)
d : 目录
- ： 普通文件 .c .s .txt .doc ....
l : link 链接文件-- 数据库开发中
s : socket 套件字文件---网络编程开发中
p: pipe 管道文件----进程通信开发中
相对路径：从Linux最初，根路径开始的路径
相对路径：以某一级路径作为参考
1.2Linux平台命令操作
第一类：系统命令
Linux系统把常规要用到的功能已经编写好C代码，并固定编译生成了固定的可执行文件名，全部都存放在linux根目录下 bin 的文件中， 用户直接调取即可
第二类：用户自定义命令
用户自己编写C代码，编译生成可执行文件，运行可执行文件
---用户生成的可执行文件名 是 自定义的
1.2.1 命令格式
- 命令的执行： 在终端上命令， 回车运行
- 终端上一行也可以输入多个命令 使用 ; 隔开，但通常一个命令一行
- 存在几种命令查找方式
方式1：通过命令查询手册
方式2：可以直接在linux下终端上通过命令名 --help
方式3：可以直接在linux终端下通过man命令，这是一种英文查找方式， 包含所有的命令
- 命令的格式
命令提示符(命令名) [选项] <参数/文件>
解释说明：
[ ] 都是选项,可有可无,< > 或无括号,必须要添加的 
1.3常用的系统命令使用方式
用户常见的系统命令分成四类：
第一类：和系统运行相关的
echo > >> * pwd cd alias grep cal date chmod
第二类：和文件相关的
touch rm cp mv cat gedit gcc g++
第三类：和文件夹(目录)相关的
mkdir rmdir cp mv ls tar
第四类： 和用户使用相关的
useradd su sudo passwd userdel
二、基础命令
2.1与系统相关
1.echo
把echo 空格后的内容 原样显示在终端上
注意事项：
要输出的内容 是否使用 “” 引起来 都可以，效果是一样的， “” 不会输出
如果要想显示” 需要使用 转义字符 \”
命令2： > >>
一般都是和echo 命令配置使用； 输出重定向
命令格式：把要显示的内容存放到文件中
echo 要显示的内容 > 文件名
echo 要显示的内容 >> 文件名
注意事项：
文件如果 不存在 ， 就会先自动创建文件再写入
文件如果 存在 ：
> 以覆盖方式写入
>> 以追加方式写入
命令3：alias unalias
命令功能：给命令起别名 删除命令别名
--主要针对一些比较长的系统命令
使用方式1： alias 查找系统下以存在的别名
使用方式2：给命令起别名
格式 alias 别名=’命令原名’
注意 是一对单引号’’
命令4： *
命令5： pwd
命令6： cd
命令7： cal
显示日历功能
命令格式1： cal 显示当前月份的日历
命令格式2： cal 年份 显示指定年份所有月份的日历
命令格式3： cal 月份 年份 显示指定月份的日历
命令8： date
显示当前时间
命令9： chmod
2.2与文件相关
新建touch、删除rm、编写 gedit 、编译 gcc 、运行、查看cat、复制cp 、剪切mv
1.用一条指令在桌面上创建1.c 2.c 3.c 4.txt 5.txt 6.txt共计六个文件
2.用一条指令实现：在桌面上创建一个名为test_dir的目录文件，在该目录中创建名为a1的目录文件，在a1中创建名为b2的目录文件
使用 mkdir -p 递归创建目录
mkdir -p
3.用一条指令实现：删除桌面上文件夹test_dir，要求删除时有提示(默认延续1.3.2执行)
以询问方式删除非空目录 rm -ir
rm -ir
4.结合通配符，用一条指令实现：删除桌面上所有的以.c结尾的文件
rm *.c
5.在桌面上的C_code/0708/ 目录下新建源文件，编写代码实现
步骤1：在linux桌面开一个终端
步骤2： mkdir -p C_code/0708/ 递归创建文件夹
步骤3：cd C_code/0708/ 跳转到文件夹下
步骤4： 新建编写文件 gedit hello.c
步骤5： 编译源文件 gcc hello.c -o hello
步骤6： 运行可执行文件 ./hello
6.使用ls -l，分析目标文件的类型和权限问题
7.如何创建一个名为 test.txt 的空文件，并设置其权限为 rw-r--r--（644）
步骤1： touch test.txt
步骤2： chmod 0644(八进制) test.txt
8.如何将 /home/user/data 目录压缩为 data.tar.gz
步骤1：保证 /home/user/data 存在
mkdir -p /home/user/data
步骤2：在压缩 tar -czvf data.tar.gz /home/user/data
三、文件操作
3.1简介
Linux系统输入输出的对象为应用层 和 驱动层(内核)
以应用层为中心，
input输入：数据从驱动层/文件进入应用层
output输出：数据从应用层到驱动层/文件
Linux文件下存在多种io相关api函数
读函数：就是输入
写函数：就是输出
3.2 分类
分类方式一：按照文件属性
第一类：特殊文件
只有三个： 标准输入(键盘)、标准输出(屏幕)、标准错误
第二类：普通文件： .c .txt .h .s .sh 等等分类方式二：按照API函数特性
第一类： 文件io,内核提供的系统调用，直接操作文件描述符（fd）
第二类： 标准io,C 库（glibc）在用户空间实现的带缓冲的流式 I/O，用 FILE *
第三类： 目录io ,门用来遍历/读取/创建/删除目录的一组函数，同样基于文件描述符或 FILE *，但接口与普通文件不同
3.3文件操作注意事项
- 文件操作的方向及对应要调取的API函数
- 采用文件可以做特殊文件操作，也可以对普通文件操作
对特殊文件的操作：是可以直接读写的
对普通文件的操作：需先打开文件，然后再操作- 文件指针的偏移特性，需要考虑是应用还是要避开
3.4文件io特性
- 文件IO可以对普通文件操作，也可以对特殊文件操作
- 文件会存在文件指针，当open打开文件时，文件指针默认在文件开始处，对文件的读写，都会造成文件指针的偏移(以字节为单位)，当close关闭后，文件指针默认在文件末尾
- 文件IO的读写函数没有缓冲区，读写是马上生效的，是一种低速IO
- read 输入--> 文件数据的读取
- write 输出--->数据存放到文件
特殊文件 | 文件IO--文件描述符 | 标准IO--文件流指针 |
标准输入 | 0 | stdin |
标准输出 | 1 | stdout |
标准错误 | 2 | stderr |
普通文件 | 默认从3开始分配 |
四、文件函数
4.1 open函数
头文件：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
函数原型：
int open( const char * pathname, int flags);
int open( const char * pathname,int flags, mode_t mode);
函数参数：
@param1
const char * pathname： 带路径的文件名 "/home/save.txt"
@param2
int flags : 可以进行按位或 一起的 文件指定打开方式
O_RDONLY : 只读 O_WRONLY : 只写 O_RDWR : 可读可写
O_CREAT ：如果文件存在，就直接打开；如果文件不存在，就创建并打开
O_EXCL ： 如果文件存在，就直接打开；如果文件不存在，就报错，结束函数
O_TRUNC : 以 覆盖方式打开文件
O_APPEDN : 以追加方式打开文件
O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC ： 以覆盖的方式打开一个可读可写的文件，如果文件存在，就直接打开；如果文件不存在，就创建并打开
@param3
mode_t mode: 文件掩码--一个八进制数据(和chmod修改权限命令参数一样),表示文件本身具备什么权限,该参数通常和 O_CREAT 组合应用；也即是说，如果flags参数中存在 O_CREAT,那就填充参数3；如果flags参数中没有O_CREAT，那就不需要参数3
函数返回值:
int 文件描述符 (文件ID)，后续通过 文件描述符 对文件进行操
<0: 打开失败
>0: 打开成功-默认从3开始分配
函数功能：
对同一个文件可以多次打开，文件描述符依次递增；
可以利用对同个文件的多次打开，实现把文件指针偏移到文件开始处；同样也可以利用lseek函数实现
4.2 close函数
头文件：#include <unistd.h>
函数原型：
int close(int fd)
函数参数：
@param1
int fd 打开文件的文件描述符
函数返回值：
int 是否关闭成功--通常不用
函数功能：用来关闭文件
函数特性：
文件关闭后， fd 文件描述符就会被系统回收
4.3 read函数
头文件：
#include<unistd.h>
函数原型：
ssize_t read(int fd,void * buf ,size_t count);
函数参数：
@param1
int fd: 文件描述符--表明要对哪个文件操作
@param2
void * buf： 应用层接收 buff
@param3
size_t count: 一次从文件中读取的字节数
函数返回值：
ssize_t ：实际从文件中读取的字节数，通常会作为文件是否结束(尾部)的判断依据
函数功能：一次从fd文件 中读取count字节到buf中
读函数--输入---数据从文件进入应用层(内存buf中)----数据的取操作
函数特性：
读操作同样会改变文件指针的偏移
char buf[20];
scanf("%s",buf); 等价于 read(0,buf,20);
4.4 write函数
头文件：
#include<unistd.h>
函数原型：
ssize_t write (int fd,const void * buf,size_t count);
函数参数：
@param1
int fd： 文件描述符--要写到哪个文件中
@param2
const void * buf：要写入的数据
@param3
size_t count： 要写入的字节数
函数返回值：
ssize_t 实际写入的字节数--应用不多
函数功能：
把内存buf中count字节写入到fd文件中
写函数--输出--数据从应用层(内存buf)写到文件中--数据的存操作
函数特性：
1.写操作同样会改变文件指针的偏移
printf("hello\n"); 等价于 write (1,"hello\n",7);
4.5 Iseek函数
头文件
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
函数原型：
off_t lseek(int fildes,off_t offset ,int whence);
函数参数：
@param1
int fildes： fd 文件描述符--要调整哪个文件
@param2
off_t offset： 偏移量--单位 字节；>0,往右偏移；<0,往左偏移
@param3
int whence： 参考位置--文件指针从哪个位置开始
系统提供了三个参考位置宏表示
SEEK_SET ： 文件开始处
SEEK_CUR : 文件当前处
SEEK_END : 文件尾部
lseek(fd,0 ,SEEK_SET);// 实际上就是文件开始处
函数返回值:
是否偏移成功--使用不多
函数功能：
把fd文件的文件指针从whence开始偏移offset
调整文件指针的位置
函数特性---重新调整文件指针的位置
---用户就需要考虑什么场景使用？？？--因为读写改变文件指针的位置是一种默认特性
常用于需要重新调整文件指针的场景
场景1： 信息的查找--每次都是从头开始
场景2; 函数中多次对同一个文件读写操作
4.6 练习
/*2.首先新建一个文件 比如 1.txt 写入一串任意字符串 比如: "sdg23542sdgfDSAsGA"，编写一个函数，读取1.txt文件内容，一次读取4个字节，查找指定字符串。是否出现和出现的次数： 比如 "sdgf"*/
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{int fd ;//定义文件描述符char buf[4]={0} ;//定义接收数组int num ;int count=0 ;//次数fd=open("./1.txt",O_RDONLY);//以只读的方式打开文件if(fd<0) //打开失败{printf("open error\n") ;return -1 ;}printf("fd=%d\n",fd) ;//输出文件描述符while(1){num= read(fd,buf,4) ;//读取fd对应文件中四个字节到buf,并返回实际读到的字节数if(num==4){if(strncmp(buf,"sdgf",4)==0){count++ ;memset(buf,0,4) ;//将4个0写入到buf中}}else if(num<4)break ;}printf("共出现了%d次",count);return 0 ;
}
/*编写一个函数， 从键盘得到3个数据信息，写入到 2.txt文件中，其中每个信息占用2.txt中的一行*/
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>int main()
{int fd;char buf[20];//用于接收fd=open("./2.txt",O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC,0644);// 以覆盖的方式打开一个可读可写的文件，若文件不存在，则创建后打开if(fd<0){write(1,"open error\n",11);//往标准输出中写入return -1;}printf("fd=%d",fd);for(int i=0;i<3;i++){printf("请键盘输入第%d行\n",i+1);scanf("%s",buf);strcat(buf,"\n");write(fd,buf,strlen(buf));}return 0;
}
/*用文件io实现 往 4.txt文件中写入3行数据，并读取文件中的数据显示*/
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>int main()
{int fd;char buf[20];//用于接收char revbuf[20];fd=open("./4.txt",O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC,0644);// 以覆盖的方式打开一个可读可写的文件，若文件不存在，则创建后打开if(fd<0){write(1,"open error\n",11);//往标准输出中写入return -1;}printf("fd=%d",fd);for(int i=0;i<3;i++){printf("请键盘输入第%d行\n",i+1);scanf("%s",buf);strcat(buf,"\n");write(fd,buf,strlen(buf));}lseek(fd,0,SEEK_SET);//将文件指针偏移到最开始处read(fd,revbuf,50);printf("读到的数据为:\n%s",revbuf);return 0;
}
/*利用文件io实现 cp 拷问文件命令的重写 cp 1.c 2.c */
//运行格式 ./可执行命令 源文件 目标文件
//带参主函数 ./mycp 1.txt 2.txt
//int argc 终端运行时参数个数
//char*argv[] 每一个参数
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>int main(int argc,char*argv[])
{int srcfd,objfd;//源文件，目标文件描述符char revbuf[20];int num,count=20;//num为实际读到的字节数，count为计划读到的字节数if(argc!=3){printf("请以%s srcfile objfile 形式运行\n",argv[0]);return -1;}//先打开源文件srcfd=open(argv[1],O_RDONLY|O_EXCL);//以只读的方式打开源文件，如果文件不存在，则报错返回
if(srcfd<0)
{printf("%s open error\n",argv[1]);return -1;
}
printf("srcfd=%d\n",srcfd);
//在打开目标文件objfd=open(argv[2],O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC,0644);//以可读可写覆盖的方式打开源文件，如果文件不存在，则创建文件
if(objfd<0)
{printf("%s open error\n",argv[2]);return -1;
}
printf("objfd=%d\n",objfd);
//开始读
while(1)
{num=read(srcfd,revbuf,count);//读源文件20个字节到revbufif(num==count){write(objfd,revbuf,num);}else{write(objfd,revbuf,num);break;}}return 0;
}