C下面的文件接口

fopen函数

函数原型：

FILE *fopen(const char *path, const char *mode);

参数：

• path：要打开的文件，带路径
• mode：以何种方式打开

参数	打开方式
r	只读，文件流指向文件头部
r+	读写，文件流指向文件的头部
w	只写，如果文件存在，则清空文件开始写，如果文件不存在，则创建文件
w+	读写，如果文件存在，则清空文件开始写，如果文件不存在，则创建文件
a	追加写，如果文件不存在，则创建文件，从文件末尾开始写
a+	可读也可追+加写，如果文件不存在，则创建文件，从文件末尾开始写

有+号的，都可以进行读。

返回值：

成功返回文件流指针，失败返回NULL。

fwrite函数

函数原型：

size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

功能就是用来写文件的。

参数：

• ptr：往文件当中写的内容
• size：定义往文件当中写的时候，一块是多少字节（通常定义为一个字节）。
• nmemb：准备写多少块
• stream：文件流指针，准备写到哪个文件当中去

返回值：

返回成功写入到文件当中的块的数量，不是成功写入的字节，而是成功写入的块的个数。
代码验证：

#include <stdio.h>2 #include <string.h>3 int main(){4   FILE *fp = fopen("./b.txt","w+");5   if(fp==NULL){6     perror("fopen");7     return 0;8   }9   const char* str = "hello world";10   ssize_t w_size = fwrite(str,1,strlen(str),fp);                                             11   printf("w_size:%d\n",w_size);12   return 0;13 }

通常设置块的大小为一个字节，那么块的个数参数就可以按照字符串的字节数量进行填充。返回值就相当于是成功写入的字节数量，因为一个块的大小为1。

fread函数

函数原型：

size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

参数：

• ptr：将从文件当中读到的内容保存到ptr准备的空间当中去，这个空间需要程序员提前准备，防止非法访问其他空间。
• size：定义从文件当中读的时候，一个块是多少字节（通常定义为一个字节）
• nmemb：期望读多少块
• stream：文件流指针

返回值：

成功读入的文件块的个数

代码验证：

 #include <stdio.h>2 int main(){3   FILE *fp = fopen("./b.txt","r");4   if(fp == NULL){5     perror("fopen");6     return 0;7   }8 9   char buf[1024] = {0};10   ssize_t r_size = fread(buf,1,sizeof(buf)-1,fp);11   printf("r_size : %d,buf : %s\n",r_size,buf);                                               12   return 0;13 }

ssize_t r_size = fread(buf,1,sizeof(buf)-1,fp);

这个地方为什么是“sizeof(buf)-1”呢？因为我们要预留“\0”的位置，假设我们有三个字节来存放读到的内容，我们当然可以把三个空间都放读到的内容，不会出错，那为什么还要预留“\0”的位置呢？因为不访问这块空间还不会出事儿，一旦访问，就很可能会因为没有结束标志导致程序崩溃。为了保证安全性，防止越界访问造成程序的崩溃，我们预留一个\0的位置。

fseek函数

函数原型：

int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);

参数：

• stream：文件流指针
• offset：偏移量（向后偏移）
• whence：将文件流指针偏移到什么位置

宏	含义
SEEK_SET	文件头部
SEEK_CUR	当前文件流指针的位置
SEEK_END	文件末尾

返回值：

成功返回0，失败返回-1.

fseek函数是为了移动文件流指针产生的，那在什么情况下需要我们去移动文件流指针呢?我们来看看下面这段代码：

 #include <stdio.h>2 #include <string.h>3 int main(){4   FILE *fp = fopen("./b.txt","w+");5   if(fp==NULL){6     perror("fopen");7     return 0;8   }9 10   const char* str = "hello world";11   ssize_t w_size = fwrite(str,1,strlen(str),fp);
W> 12   printf("w_size:%d\n",w_size);13 14   char buf[1024] = {0};15   ssize_t r_size = fread(buf,1,sizeof(buf) - 1,fp);
W> 16   printf("r_size : %d,buf : %s\n",r_size,buf);                                               17   return 0;18 }

按理说，我们先往文件当中写，再从文件当中读，没什么问题，但是上述代码的执行结果并不是我们想要的。

执行结果：

这是为什么呢？因为我们往文件当中写完内容之后，文件流指针是指向最后的，我们读取的时候，那从最后去读肯定读不到内容啦。于是我们就需要fseek函数去移动文件流指针。

我们通过fseek函数去修改一下上述代码的文件流指针，然后再次打印试试：

#include <stdio.h>2 #include <string.h>3 int main(){4   FILE *fp = fopen("./b.txt","w+");5   if(fp==NULL){6     perror("fopen");7     return 0;8   }9 10   const char* str = "hello world";11   ssize_t w_size = fwrite(str,1,strlen(str),fp);
W> 12   printf("w_size:%d\n",w_size);13 14   fseek(fp,6,SEEK_SET);                                                                      15 16   char buf[1024] = {0};17   ssize_t r_size = fread(buf,1,sizeof(buf) - 1,fp);
W> 18   printf("r_size : %d,buf : %s\n",r_size,buf);19   return 0;20 }~

现在就可以正常打印了。

fclose函数

函数原型：

int fclose(FILE *fp);

打开文件之后，一定记得关闭文件，否则容易造成文件句柄泄漏，也就是内存的泄漏。

系统调用的文件接口

open函数

函数原型：

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

参数：

• pathname：要打开或者创建的目标文件，需要带路径
• flags：打开文件时，可以传入多个参数选项，用下面的一个或者多个常量进行或运算，构成flags。

宏	含义
O_RDONLY	只读打开
O_WRONLY	只写打开
O_RDWR	读、写打开

上面这三个常量，必须指定一个且只能指定一个。

宏	含义
O_CREAT	若文件不存在，则创建它，需要使用mode选项，来指明新文件的访问权限
O_APPEND	追加写

上面这两个可以多选，与前三个用或连接。

• mode：当创建一个新文件的时候，指定新创建文件的权限，传递一个八进制的数字。

返回值：

成功则返回新打开的文件描述符，失败返回-1.
我们说在进程创建之初，就默认打开了三个文件，标准输入，标准输出，标准错误。标准输入在C库当中是stdin，在操作系统内核进程部分就是0号文件描述符。

write函数

函数原型：

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

参数：

• fd：文件描述符
• buf：将buf指向的内容写入到文件当中去
• count：期望写多少字节

返回值：

返回则写入的字节数量

read函数

函数原型：

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

参数;

• fd：文件描述符
• buf：将从文件中读到的内容写到buf指向的空间当中去
• count：期望读多少字节

返回值：

成功则返回读到的字节数量

lseek函数

函数原型：

off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

参数：

• fd：文件描述符
• offset：偏移量（向后偏移），单位字节
• whence：偏移的位置

宏	含义
SEEK_SET	文件头部
SEEK_CUR	当前文件流指针的位置
SEEK_END	文件末尾

返回值：

成功返回偏移的位置，单位是字节。失败返回-1.

close函数

函数原型：

int close(int fd);

函数功能：关闭文件描述符。

代码验证上述函数：

#include <stdio.h>2 #include <fcntl.h>3 #include <string.h>4 #include <unistd.h>5 int main(){6   //打开一个文件7   int fd = open("./c.txt",O_RDWR | O_CREAT,0664);8   if(fd == -1){9     perror("open");10     return 0;11   }12 13   //往文件中写14   const char* str = "happyday";15   size_t w_size = write(fd,str,strlen(str));
W> 16   printf("w_size : %d\n",w_size);17 18   //偏移一下19   lseek(fd,0,SEEK_SET);20 21   //从文件中往外读22   char buf[1024] = {0};23   size_t r_size = read(fd,buf,sizeof(buf) - 1);
W> 24   printf("r_size :%d,buf : %s\n",r_size,buf);25 26   printf("fd : %d\n",fd);27   //关闭文件28   close(fd);29   return 0;30 }

执行结果：

文件描述符

文件描述符的值是一个小正数。

我们循环打印文件描述符：

1 #include <stdio.h>2 #include <fcntl.h>3 int main(){4   while(1){5     int fd = open("./c.txt",O_RDWR | O_CREAT,0664);6     if(fd<0){7       perror("open");8       return 0;9     }10     printf("fd : %d\n",fd);                                                                    11   }12   return 0;13 }

执行结果：
循环了十万次。

为什么是十万次呢？这是操作系统的一个软限制，一个进程打开的文件太多了，达到了一个进程打开文件描述符的上限了。

软限制是可以修改的，但是因为硬限制的存在，这个打开个数也并不能无限增加，那硬限制是什么呢？硬限制是操作系统的资源，因为打开文件描述符是需要耗费内存资源的。

可以在/proc/[pid]/fd文件夹下查看文件描述符信息，观察到文件描述符的分配规则是最小未使用原则。

文件是在进程当中打开的，所以文件描述符和进程脱不了关系，在进程的结构体中，有一个描述进程打开文件信息的结构体指针，该指针指向一个结构体，这个结构体有一个指针数组，数组里面存储的指针指向描述文件信息的结构体，而我们所说的文件描述符就是该指针数组的数组元素下标。在描述文件信息的结构体里，有描述文件的名称、文件的大小、文件的权限、文件的所有者、文件的属性、文件在磁盘当中存储的位置等等。

文件描述符和文件流指针的区别

typedef struct _IO_FILE FILE;

从源码的角度来说，文件流指针是一个结构体（struct _IO_FILE），文件流指针对应的结构体是C库定义的，该结构体属于C库的内容，它并不是操作系统内核的东西，文件流指针结构体内的读缓冲区和写缓冲区也是属于C库，不属于操作系统内核的，所以我们在进程控制当中说进程结束的时候会刷新缓冲区，需要用那四种方法去刷新缓冲区。当调用_exit函数去终止进程的时候，会比exit函数少做的其中一件事就是刷新缓冲区，因为_exit函数是系统调用函数，在内核中运行，接触不到缓冲区。

文件流指针结构体当中还有一个东西是int _fileno，该整形变量用来保存文件描述符的数值，保存的就是内核的文件描述符。

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