Linux系统编程（一）--- 文件

1、理论介绍

1.1、文件应用场景1.2、文件操作原理1.3、文件常用API接口1.4、fopen和open的区别 2、案例介绍

2.1、案例1：基本读写操作2.2、案例2：实现CP指令2.3、案例3：修改配置文件

账单游戏进度配置文件 1.2、文件操作原理

1、文件的读写操作是通过文件描述符来实现的（File descriptor）
文件描述符0代表标准输入
文件描述符1代表标准输出
文件描述符2代表标准出错
所以，在linux下创建文件返回的文件描述符是>=3
2、文件操作过程
文件平时是存放在磁盘的块设备中（静态文件），当调用open打开文件时，内核会创建一个数据结构来指向文件，并且在内存中申请一段内存，内核将静态文件的数据读取到内存中（动态文件），后续文件的读写操作都是基于内存的动态文件来实现，当调用close时，内核会将动态文件的数据同步到磁盘的静态文件中。
这么设计的原因是静态文件是按照块来进行读写的，而动态文件时按字节进行读写的，比较灵活。

1、open

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

函数作用：打开一个文件
参数介绍：
pathname：文件路径
flags：文件打开的方式（只读、只写、读写、创建）
mode：文件权限
返回值：文件描述符（fd）
2、close

int close(int fd);

函数作用：关闭一个文件
参数介绍：
fd：文件描述符（fd）
3、read

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

函数作用：读取文件
参数介绍：
fd：文件描述符（fd）
buf：文件读取的缓冲区
count：读取的数量
返回值：最终读取到的数量
4、write

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

函数作用：写入文件
参数介绍：
fd：文件描述符（fd）
buf：文件写入的缓冲区
count：写入的数量
返回值：最终写入的数量
5、lseek

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

函数作用：文件光标偏移
参数介绍：
fd：文件描述符（fd）
offset：文件光标偏移的量
whence：文件光标偏移的位置

来源：fopen来源于C库函数，open来源于UNIX系统库函数移植性：fopen移植性优于open适用范围：open返回的是文件描述符，而UNIX下一切操作皆为文件，例如网络套接字，当然也包括普通文件。而fopen只适用于普通文件。文件IO层次：open属于低级IO，因为它离内核更近，fopen则属于高级IO缓冲区：fopen有缓冲区，open无缓冲区。缓冲区的作用是，当对文件内容进行读写操作时，首先会在内存中开辟一段"缓冲区"，当进行读操作时，会将磁盘文件读取到"缓冲区"，等到"缓冲区"满了，再从"缓冲区"内读取数据。当进行写操作时，也会先将磁盘文件写入到"缓冲区"，等到"缓冲区"满了，在将"缓冲区"的数据写入到磁盘文件。 2、案例介绍 2.1、案例1：基本读写操作

#include 
#include 
#include 

int main()
{
	int fd, write_count,read_count = 0;
	char read_buf[30] = {0};
	char* write_buf = "hello world!n";
	fd = open("./hello_file", O_RDWR|O_CREAT,0777);
	if (fd > 0)
	{
		printf("open file successn");
	}
	write_count = write(fd, (void*)write_buf, strlen(write_buf));
	printf("write_count = %dn",write_count);
	lseek(fd, 0, SEEK_SET);
	read_count = read(fd, read_buf, write_count);
	printf("read_count = %d, read_buf = %sn",read_count, read_buf);
	close(fd);
	return 0;
}

实现CP指令的步骤如下：
(1) 打开原文件，读取原文件内容
(2) 创建目标文件，把读取到的内容写入目标文件

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main(int argc, char** argv)
{
	int fd_src, fd_des = 0;
	int file_size = 0;
	char* read_buf = NULL;
	if (argc != 3)
	{
		printf("param num errorn");
		exit(-1);
	}
	fd_src = open(argv[1], O_RDWR);
	if (fd_src < 0)
	{
		printf("you enter src file no existn");
		exit(-1);
	}
	file_size = lseek(fd_src, 0, SEEK_END);
	lseek(fd_src, 0, SEEK_SET);
	read_buf = (char*)malloc(sizeof(char) * file_size);
	memset(read_buf, 0 , sizeof(char) * file_size);
	read(fd_src, read_buf, file_size);
	
	fd_des = open(argv[2], O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC, 0777);
	write(fd_des, read_buf, file_size);
	
	close(fd_src);
	close(fd_des);
	return 0;
}

编译步骤：gcc cp_file.c -o cp_file
./cp_file a.txt b.txt

实现修改配置文件的步骤：
1、读取文件内容
2、匹配到要修改的key字段
3、修改对应key字段的value值

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main(int argc, char** argv)
{
	int fd = 0;
	int file_size = 0;
	char* file_name = NULL;
        char* key = NULL;
	char* value = NULL;
	char* read_buf = NULL;
	char* search_index = NULL;
	if (argc != 4)
	{
		printf("you input arg num errorn");
		exit(-1);
	}
	file_name = argv[1];
	key = argv[2];
	value = argv[3];
	fd = open(file_name, O_RDWR);
	if (fd < 0)
	{
		printf("you input file no existn");
	}
	file_size = lseek(fd, 0, SEEK_END);
	read_buf = (char*)malloc(sizeof(char) * file_size);
	memset(read_buf, 0 , sizeof(char) * file_size);
	lseek(fd, 0, SEEK_SET);
	read(fd, read_buf, file_size);
	search_index = strstr(read_buf, key);
	search_index = search_index + strlen(key) + 1 ;
	*search_index = value[0];
	lseek(fd, 0 , SEEK_SET);	
	write(fd, read_buf, file_size);

	close(fd);
	return 0;
} 

假设目录下有一个my_test.config文件
内容如下：
SPEED=5
LENG=100
SCORE=90
LEVEL=95
编译步骤：
gcc config_file.c -o config_file
./config_file my_test.config SPEED 6
结果：SPEED字段的值变为6
SPEED=6
LENG=100
SCORE=90
LEVEL=95