系统IO函数接口

目录

前言

一. man手册

1.1 man手册如何查询

1.2 man手册基础

二.系统IO函数接口

三.open打开文件夹

3.1 例1 open打开文件

3.2 open打开文件代码

3.3 例2 创建文件

四.write写文件

4.1 write写文件

五. read读文件

5.1 read读文件与偏移

5.2 偏移细节

5.3 read读文件代码

六.复制文件

6.1 方法1：cp 命令

6.2 方法2：使用缓冲区拷贝

6.3 方法3：主函数传参

前言

学习使用man手册，系统IO接口：open write read接口

系统I/O接口是一组用于处理输入和输出操作的函数和工具。这些接口提供了与操作系统交互的机制，允许程序读写文件、网络通信、控制设备等。系统I/O接口在C语言程序中扮演着至关重要的角色，以下是它们的一些主要作用：

一. man手册

1.1 man手册如何查询

我们输入man -f open 命令

man -f open

输入man man

可以查看man中的9本手册

1.2 man手册基础

当前第二本手册

函数的功能介绍(使用说明)

返回值介绍

错误号码

二.系统IO函数接口

在C语言中，系统I/O接口是一组用于处理输入和输出操作的函数和工具。这些接口提供了与操作系统交互的机制，允许程序读写文件、网络通信、控制设备等。系统I/O接口在C语言程序中扮演着至关重要的角色，以下是它们的一些主要作用：

  1. 文件操作： 系统I/O接口提供了一系列的函数，如 open、read、write、close 等，用于打开、读取、写入和关闭文件。这些函数是进行文件处理的基础，允许程序访问磁盘上的文件资源。

  2. 数据传输： 通过系统I/O接口，程序可以读写数据流。这包括从标准输入（如键盘）读取数据，以及向标准输出（如终端或文件）写入数据。这些操作对于用户交互和程序输出是必不可少的。

  3. 缓冲管理： 系统I/O接口通常使用缓冲区来优化读写操作的性能。例如，stdio 库中的 fread 和 fwrite 函数会在内部使用缓冲区来减少对底层 read 和 write 系统调用的频繁使用。这有助于提高I/O操作的效率。

  4. 错误处理： 系统I/O接口提供了错误检测和报告机制。当I/O操作失败时，这些接口会设置全局变量 errno，并返回特定的错误代码。这使得程序员能够诊断和处理I/O操作中出现的问题。

  5. 设备控制： 系统I/O接口允许程序与各种设备进行交互，如打印机、磁盘驱动器、网络接口等。通过这些接口，程序可以执行设备特定的操作，如打开设备、发送命令、读取状态等。

  6. 网络通信： 系统I/O接口提供了网络编程的基础设施，包括套接字（sockets）操作、网络协议处理、数据包发送和接收等。这些接口使得程序能够在网络上进行通信和数据交换。

  7. 多线程和异步I/O： 在多线程或异步I/O环境中，系统I/O接口可以支持并发操作，允许多个线程同时进行I/O操作，提高了程序的响应性和性能。

  8. 跨平台兼容性： C语言标准库中的I/O接口设计为跨平台兼容，这意味着在不同的操作系统和硬件平台上，程序可以使用相同的I/O函数进行开发。这大大简化了程序的移植和维护工作。

总之，系统I/O接口是C语言程序与外部世界交互的桥梁，它们为程序提供了丰富的输入输出功能，使得程序能够执行文件处理、网络通信、设备控制等多样化的任务。通过有效地使用这些接口，程序员可以构建出功能强大、性能优越的应用程序。

三.open打开文件夹

3.1 例1 open打开文件

头文件

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

定义函数

int open(const char * pathname, int flags);
int open(const char * pathname, int flags, mode_t mode);

参数分析

需要注意：

3.2 open打开文件代码

代码

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>



int main(int argc, char const *argv[])
{
    // 打开文件
    int  file_fd = open("abc.c",  O_RDONLY );
    if( -1 == file_fd )
    {
        fprintf( stderr , "open abc.c error , msg:%s\n", strerror(errno));
        return -1 ;
    }
    else
    {
        printf("open abc.c succeed , file descriptor : %d \n " , file_fd);
    }
    

    return 0;
}

如果没有创建文件，则会显示文件或路径不存在

接着我们创建文件abc.c再进行测试，现在就可以找到文件了

3.3 例2 创建文件

如果文件不存在如何在程序中自行创建

可以先查看umask

当前测试文件夹中的内容为open_1.c

open_1.c代码

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>




int main(int argc, char const *argv[])
{
    // 打开文件
    int  file_fd = open("abc.c",  O_RDONLY | O_CREAT | O_TRUNC , 0666 );
    if( -1 == file_fd )
    {
        fprintf( stderr , "open abc.c error , msg:%s\n", strerror(errno));
        return -1 ;
    }
    else
    {
        printf("open abc.c succeed , file descriptor : %d \n " , file_fd);
    }
    

    return 0;
}

运行结果：可以看出编译a.out后，我们创建了一个名为abc.c的文件

四.write写文件

4.1 write写文件

在文件中写入

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>


int main(int argc, char const *argv[])
{
    // 打开文件
    int  file_fd = open("abc.c",  O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC , 0666 );
    if( -1 == file_fd )
    {
        fprintf( stderr , "open abc.c error , msg:%s\n", strerror(errno));
        return -1 ;
    }
    else
    {
        printf("open abc.c succeed , file descriptor : %d \n " , file_fd);
    }

    // 写入内容
    ssize_t ret_val = write ( file_fd , "Hello GZ2123", sizeof("Hello GZ2123"));
    if( -1 == ret_val )
    {
        fprintf( stderr , "write abc.c error , msg:%s\n", strerror(errno));
        return -1 ;
    }
    else{
        printf(" write succeed : %ld byet \n" , ret_val);
    }
    
    while(1)
    {
        
    }

    return 0;
}

五. read读文件

5.1 read读文件与偏移

在读取文件中，我们需要注意偏移量的细节

读取文件

移动文件的读写位置(设置偏移量)

5.2 偏移细节

读取文件时，需要注意当前文件的操作：

若打开进行写入操作后没有关闭，那么我们进行读操作时，偏移量会到数据末尾，如这里的null，若在这里进行读取数据，则读不出来：

解决方法：1.把文件关闭再打开，再次被打开时文件的偏移量为开头部分，这是就可以正常读取数据了

close(file_fd);
open("abc.c", O_RDWR, 0666 );

解决方法2：设置偏移量：通过直接设置偏移量，即可重现定位到文件的头部分

//把读写位置偏移到开头
ret_val = lseek(file_fd , 0 , SEEK_SET );       
printf("偏移后：%ld\n" , ret_val);

5.3 read读文件代码

代码

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>




int main(int argc, char const *argv[])
{
    // 打开文件
    int  file_fd = open("abc.c",  O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC , 0666 );
    if( -1 == file_fd )
    {
        fprintf( stderr , "open abc.c error , msg:%s\n", strerror(errno));
        return -1 ;
    }
    else
    {
        printf("open abc.c succeed , file descriptor : %d \n " , file_fd);
    }

    // 写入内容
    char str1[] = "hello word hello FFFF ello111222";
    //ssize_t ret_val = write ( file_fd , "Hello GZ2123", sizeof("Hello GZ2123"));
    ssize_t ret_val = write ( file_fd , str1, sizeof(str1));
    if( -1 == ret_val )
    {
        fprintf( stderr , "write abc.c error , msg:%s\n", strerror(errno));
        return -1 ;
    }
    else{
        printf(" write succeed : %ld byet \n" , ret_val);
    }

    //这里不使用偏移函数，使用关闭再打开文件也同样可以进行读取操作
    //重新打开文件，读写的偏移位自动为开头
    // close(file_fd);
    // open("abc.c", O_RDWR, 0666 );
    

       //把读写位置偏移到开头
    ret_val = lseek(file_fd , 0 , SEEK_SET );       
    printf("偏移后：%ld\n" , ret_val);

    //读取文件的内容
    char msg [128] ; // 设置一个用户缓冲区
    bzero(msg, sizeof(msg) ); // 清空内存区


    ret_val = read( file_fd , msg , sizeof(msg) );
    if(-1 == ret_val )
    {
        perror("读取文件失败");
        return -1 ;
    }
    else{
        printf("成功%ld字节 ， 内容为：%s\n" , ret_val , msg );
    }

    close(file_fd);

    return 0;
}

结果

六.复制文件

6.1 方法1：cp 命令

可以直接使用cp进行复制

cp open_1.c  a.txt1

6.2 方法2：使用缓冲区拷贝

这里使用缓冲区进行循环拷贝

代码为：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

#define     SRC_PATH    "./open_1.c"
#define     TAG_PATH    "a.txt"
#define     SIZE_MEM    128


int main(int argc, char const *argv[])
{
    //打开两个文件
    int tag_fd = open( TAG_PATH , O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC , 0666 ); // 以只写的权限申请打开文件
    if(-1 == tag_fd )
    {
        perror("拷贝的新文件a.txt出现问题\n");
        return -1 ;
    }

    int src_fd = open( SRC_PATH , O_RDONLY ); // 以只写的权限申请打开文件
    if(-1 == src_fd )
    {
        perror("原文件open_1.c打不开\n");
        return -1 ;
    }

    // 创建一个用户缓冲区
    char * msg = calloc(1, SIZE_MEM);
    if( NULL == msg )
    {
        perror("缓冲区容量异常");
        close(src_fd);
        close(tag_fd);
        return -1 ;
    }

    ssize_t ret_val = -1 ;

    do
    {
        // 读取文件c.txt  存入用户缓冲区中
        ret_val = read( src_fd , msg , SIZE_MEM );
        if( ret_val < 0 )
        {
            perror("读取文件异常");
            break ;
        }
        printf("读取到的字节：%ld\n" , ret_val);

        // 写入到文件中
        ret_val = write(tag_fd , msg , ret_val );
        printf("写入的字节：%ld\n" , ret_val);


    }while ( ret_val >= SIZE_MEM );
    
    // 关闭文件
    close(src_fd);
    close(tag_fd);

    return 0;
}

这里生成的a.txt为拷贝后的文件        

6.3 方法3：主函数传参

使用主函数

可以看出我们把read.c复制一份为Even.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

#define     SRC_PATH    "./open.c"
#define     TAG_PATH    "a.txt"
#define     SIZE_MEM    128

// ./a.out   1.c  2.c 
int main(int argc, char const *argv[])
{
    if( argc != 3 )
    {
        printf("请输入正确的参数！！！\n");
        return -1 ;
    }

    //打开两个文件
    int tag_fd = open( argv[2] , O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC , 0666 ); // 以只写的权限申请打开文件
    if(-1 == tag_fd )
    {
        perror("作业本找不到");
        return -1 ;
    }

    int src_fd = open( argv[1] , O_RDONLY ); // 以只写的权限申请打开文件
    if(-1 == src_fd )
    {
        perror("借不到作业本");
        return -1 ;
    }

    // 创建一个用户缓冲区
    char * msg = calloc(1, SIZE_MEM);
    if( NULL == msg )
    {
        perror("脑容量异常");
        close(src_fd);
        close(tag_fd);
        return -1 ;
    }

    ssize_t ret_val = -1 ;

    do
    {
        // 读取文件c.txt  存入用户缓冲区中
        ret_val = read( src_fd , msg , SIZE_MEM );
        if( ret_val < 0 )
        {
            perror("读取文件异常");
            break ;
        }
        printf("读取到的字节：%ld\n" , ret_val);

        // 写入到文件中
        ret_val = write(tag_fd , msg , ret_val );
        printf("写入的字节：%ld\n" , ret_val);


    }while ( ret_val >= SIZE_MEM );
    
    // 关闭文件
    close(src_fd);
    close(tag_fd);

    return 0;
}

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