P5 Linux 标准C库函数

前言

01 标准输入、标准输出和标准错误

02 打开文件 fopen()

03 新建文件的权限

04 fclose()关闭文件

05 读文件和写文件

06 库函数 fseek 定位

6.1 lseek的使用

07 ftell()函数

前言

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🌺本篇简介 : 上一章我们学了系统调用，open，read，write，lseek等等，这章我们学习一下C库函数的open，read，write函数

在Linux环境下，个人平时还是使用系统调用多一些，但相对于说可移值性来说，还是C库函数好，

而且相关的API还会多些

01 标准输入、标准输出和标准错误

标准输入设备指的就是计算机系统的标准的输入设备，通常指的是计算机所连接的键盘；
标准输出设备指的是计算机系统中用于输出标准信息的设备，通常指的是计算机所连接的显示器
标准错误设备则指的是计算机系统中用于显示错误信息的设备，通常也指的是显示器设备。

每个进程启动之后都会默认打开标准输入、标准输出以及标准错误，得到三个文件描述符

STDIN_FILENO    0 代表标准输入
STDOUT_FILENO   1 代表标准输出
STDERR_FILENO   2 代表标准错误

分别代表 0、1、2，这些宏定义在 unistd.h 头文件中：

/* Standard file descriptors. */ 
#define STDIN_FILENO 0 /* Standard input. */ 
#define STDOUT_FILENO1 /* Standard output. */ 
#define STDERR_FILENO 2 /* Standard error output. */

0、1、2 这三个是文件描述符，只能用于文件 I/O（read()、write()等），那么在标准 I/O 中，自然是无法使用文件描述符来对文件进行 I/O 操作的，它们需要围绕 FILE 类型指针来进行，在 stdio.h 头文件中有相应的定义，如下：

/* Standard streams. */ 
extern struct _IO_FILE *stdin; /* Standard input stream. */ 
extern struct _IO_FILE *stdout; /* Standard output stream. */ 
extern struct _IO_FILE *stderr; /* Standard error output stream. */ 
/* C89/C99 say they're macros. Make them happy. */ 
#define stdin stdin 
#define stdout stdout 
#define stderr stderr

Tips：struct _IO_FILE 结构体就是 FILE 结构体，使用了 typedef 进行了重命名。

所以，在标准 I/O 中，可以使用 stdin、stdout、stderr 来表示标准输入、标准输出和标准错误。

02 打开文件 fopen()

在 0 所介绍的文件 I/O 中，使用 open()系统调用打开或创建文件

而在标准 I/O 中，我们将使用库函数fopen()打开或创建文件，fopen()函数原型如下所示：

#include <stdio.h> 
 
FILE *fopen(const char *path, const char *mode);

函数参数和返回值含义如下：

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，是一个字符串，稍后介绍。
返回值：调用成功返回一个指向 FILE 类型对象的指针（FILE *），该指针与打开或创建的文件相关联，后续的标准 I/O 操作将围绕 FILE 指针进行。如果失败则返回 NULL，并设置 errno 以指示错误原因

参数 mode 字符串类型，可取值为如下值之一：

mode参数取值

r 以只读方式打开文件。
r+ 以可读、可写方式打开文件。
w 以只写方式打开文件，如果参数 path 指定的文件存在，将文件长度截断为 0；如果指定文件不存在则创建该文件。
w+ 以可读、可写方式打开文件，如果参数 path 指定的文件存在，将文件长度截断为 0；如果指定文件不存在则创建该文件。
a 以只写方式打开文件，打开以进行追加内容（在文件末尾写入），如果文件不存在则创建该文件。
a +以可读、可写方式打开文件，以追加方式写入（在文件末尾写入），如果文件不存在则创建该文件。

03 新建文件的权限

由 fopen()函数原型可知，fopen()只有两个参数 path 和 mode，

不同于 open()系统调用，它并没有任何一个参数来指定新建文件的权限。

当参数 mode 取值为"w"、"w+"、"a"、"a+"之一时，如果参数 path 指定的文件不存在

则会创建该文件，

那么新的文件的权限是如何确定的呢？

虽然调用 fopen()函数新建文件时无法手动指定文件的权限，但却有一个默认值：

使用只读方式打开文件： fopen(path, "r");
使用可读、可写方式打开文件： fopen(path, "r+");
使用只写方式打开文件，并将文件长度截断为 0，如果文件不存在则创建该文件：fopen(path, "w");

04 fclose()关闭文件

调用 fclose()库函数可以关闭一个由 fopen()打开的文件，其函数原型如下所示：

#include <stdio.h> 
 
int fclose(FILE *stream);

参数 stream 为 FILE 类型指针，调用成功返回 0；失败将返回 EOF（也就是-1），并且会设置 errno 来指示错误原因。

05 读文件和写文件

fread()和 fwrite()库函数

对文件进行读、写操作了，函数原型如下所示：

#include <stdio.h> 
 
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream); 
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

库函数 fread()
用于读取文件数据，其参数和返回值含义如下：

ptr：fread()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。
返回值：调用成功时返回读取到的数据项的数目（数据项数目并不等于实际读取的字节数，除非参数size 等于 1）；

库函数 fwrite()
用于将数据写入到文件中，其参数和返回值含义如下：

ptr：将参数 ptr 指向的缓冲区中的数据写入到文件中。
size：参数 size 指定了每个数据项的字节大小，与 fread()函数的 size 参数意义相同。
nmemb：参数 nmemb 指定了写入的数据项个数，与 fread()函数的 nmemb 参数意义相同。
stream：FILE 指针。
返回值：调用成功时返回写入的数据项的数目（数据项数目并不等于实际写入的字节数，除非参数 size等于 1）；如果发生错误，则 fwrite()返回的值将小于参数 nmemb（或者等于 0）。

由此可知，库函数 fread()、fwrite()中指定读取或写入数据大小的方式与系统调用 read()、write()不同，前者通过 nmemb（数据项个数）*size（每个数据项的大小）的方式来指定数据大小，而后者则直接通过一个 size 参数指定数据大小。

06 库函数 fseek 定位

库函数 fseek()则用于标准 I/O，其函数原型如下所示：

#include <stdio.h> 
 
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);

函数参数和返回值含义如下： 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。
返回值：成功返回 0；发生错误将返回-1，并且会设置 errno 以指示错误原因；与 lseek()函数的返回值意义不同，这里要注意！

调用库函数 fread()、fwrite()读写文件时，文件的读写位置偏移量会自动递增，使用 fseek()可手动设置文件当前的读写位置偏移量。

6.1 lseek的使用

譬如将文件的读写位置移动到文件开头处： fseek(file, 0, SEEK_SET);
将文件的读写位置移动到文件末尾： fseek(file, 0, SEEK_END);
将文件的读写位置移动到 100 个字节偏移量处： fseek(file, 100, SEEK_SET);

fread,fwrite,fseek综合小案例 
#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
 
 
int main(void) 
 
{ 
 FILE *fp = NULL; 
 char rd_buf[100] = {0}; 
 char wr_buf[] = "hello world"; 
 int ret; 
 
 /* 打开文件 */ 
 if (NULL == (fp = fopen("./test_file", "w+"))) { 
 perror("fopen error"); 
 exit(-1); 
 } 
 printf("文件打开成功!\n"); 
 
 /* 写文件 */ 
 if (sizeof(wr_buf) > 
 fwrite(wr_buf, 1, sizeof(wr_buf), fp)) { 
 
 printf("fwrite error\n"); 
 fclose(fp); 
 exit(-1); 
 } 
 printf("数据写入成功!\n"); 
 
 /* 将读写位置移动到文件头部 */ 
 if (0 > fseek(fp, 0, SEEK_SET)) { 
 perror("fseek error"); 
 fclose(fp); 
 exit(-1); 
 } 
 
 /* 读文件 */ 
 if (sizeof(wr_buf) > 
 (ret = fread(rd_buf, 1, sizeof(wr_buf), fp))) { 
 printf("fread error\n"); 
 fclose(fp); 
 exit(-1); 
 } 
 
 printf("成功读取%d 个字节数据: %s\n", ret, rd_buf); 
 
 /* 关闭文件 */ 
 fclose(fp); 
 exit(0); 
 
}

07 ftell()函数

库函数 ftell()可用于获取文件当前的读写位置偏移量，其函数原型如下所示：

#include <stdio.h> 
 
long ftell(FILE *stream);

参数 stream 指向对应的文件，函数调用成功将返回当前读写位置偏移量；调用失败将返回-1，并会设置errno 以指示错误原因。