Linux 系统编程 开篇/ 文件的打开/创建

从本节开始学习关于Linux系统编程的知识!

学习Linux的系统编程有非常多的知识点,在应用层面,很重要的一点就是学习如何“用代码操作文件来实现文件创建,打开,编辑等自动化执行

那如何自动化实现对文件的创建,打开,编辑等呢?答案就是使用Linux系统提供的一系列API函数(如 open, write/read, lseek,close等等)。

Linux文件编程的一般步骤

总结一下就是,打开文件,以及读写操作之后关闭文件的操作都不是必不可少的。 

Linux 文件管理 

简单来说,现在学习的用户层面的操作就是给内核发送指令,让内核来驱动物理磁盘进行操作 

 

打开/创建文件

需要包含的头文件:

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

相关的API函数: 

int open(const char *pathname, int flags); //pathname是文件路径,flags是权限
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);int creat(const char *pathname, mode_t mode);

open函数

当调用open打开一个文档之后,open函数会返回一个非负整数,这个整数就是文件描述符

如果对一个文档都进行了open,并返回了“2”,之后又想对其进行write,就是write(2)

如果返回为负数,则说明open失败!

也就是说,

文件标识符0可以指代键盘输入

文件标识符1可以指代键盘输出

且文件描述符只在当前进程有效!

参数说明

pathname

  • 要打开的文件名(含路径)

flags : 

  • O_RDONLY 只读打开
  • O_WRONLY 只写打开
  • O_RDWR 可读可写打开

当附带了权限后,打开的文件就只能按照这种权限来操作

以上这三个参数中应当只指定一个。下列参数是可选择的:

  • O_CREAT:若文件不存在则创建它。使用此选项时,需要同时说明第三个参数mode.用其说明该新文件的存取许可权限。
  • O_EXCL:以这种属性去打开文件时,如果同时指定了O_CREAT,而文件已经存在,则打开文件失败(也可以说返回值是-1)。
  • O_APPEND:以这种属性去打开文件时,每次写时都加到文件的尾端。(不想写入时文件被覆盖,用这个flag,正常写入没有加其他条件的话,原来文件中的数据内容会被覆盖,注意是覆盖,覆盖本身的字节长度,没有覆盖的会保留,不是删除)
  • O_TRUNC:以这种属性去打开文件时,如果这个文件中本来是有内容的, 而且为只读或只写成功打开,则将其长度截短为0,通俗点的意思就是把原来的文件中的内容删除,写入你自己要的数据内容
  • Mode:一定是在flags中使用了 O-CREAT 标志, mode 记录待创建的文件的访问权限

关于mode的值和权限的对应关系:

共有三种权限

  • 是否可读(r), 对应数字4
  • 是否可写(w), 对应数字2
  • 是否可执行(x), 对应数字1

共有三个权限分配的对象

  • 主用户
  • 同组用户
  • 其他组用户

比如:给的是0600时,则对应权限“-rw-------”,即只给主用户分配可读可写(4+2=6)的权限同组用户(第三位)和其他组用户(第四位)没有任何权限

除了0600这种表达方式,Linux也直接提供了一些宏来表示:

其中较为常用的是:

  • S_IRWXU:对主用户来说可读,可写,可执行
  • S_IRUSR:对主用户来说可读
  • S_IWUSR:对主用户来说可写
  • S_IXUSR:对主用户来说可执行

实操演示

1. 创建一个名为“FILE”的文件夹,将文件部分的学习代码都放进去,并在cmd中cd到FILE:

2. 使用touch指令创建一个新的文件:

关于touch指令,可以参考:

Linux命令之touch命令_touch linux_恒悦sunsite的博客-CSDN博客

3.  使用vi命令创建一个c文件:

关于vi模式下的一些操作,之前接触过,参考:

Linux 系统初识_mjmmm的博客-CSDN博客

4.  使用man命令查看open相关的函数:

man的使用参考:

Linux下的man命令_linux man命令_邓永豪的博客-CSDN博客

简单来说就是 “man + 函数对应的手册号 + 函数名” 其中手册号是1~9,常用前3个,实在不知道可以一个个试,手册号不加也没事

然后就可以看到对于open函数的描述,这样就方便在Linux系统里面直接查阅和复制

5. 编写demo1.c,然后保存退出:

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>int main()
{       int fd; // file descriptionfd = open("./file1",O_RDWR);printf("file description = %d\n",fd);return 0;
}       

 6. 运行demo1.c:

可见,我创建的文档“file1”被自动打开,并分配了文件描述符“3”

7. 此时,如果将 file1 删除,再执行一遍代码:

可见,返回-1,返回失败

O_CREAT参数的应用

在实际应用中,我如果不希望一个文件不存在就直接返回失败,那么可以在open函数中,添加上面提到的“O_CREAT”参数,就可以“若文件不存在则创建它”,并按要求增加“mode”参数:

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>int main()
{int fd; // file descriptionfd = open("./file1",O_RDWR|O_CREAT, 0600); //0600代表即将创建的文件“可读可写”printf("file description = %d\n",fd);return 0;
}

此时,在file1不存在的情况下open,依然会返回正常的文件标识符,并创建file1:

O_EXCL参数的应用

O_EXCL:以这种属性去打开文件时,如果同时指定了O_CREAT,而文件已经存在,则打开文件失败(也可以说返回值是-1)。

重写demo1.c:

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>int main()
{int fd; // file descriptionfd = open("./file1",O_RDWR|O_CREAT|O_EXCL, 0600);if(fd == -1){printf("fail to open, file already exit\n");}else{printf("file description = %d\n",fd);}return 0;
}

可见,当file1存在时,会返回-1,无法打开文件;只有将file1删除,才会正常返回文件标识符。 

O_APPEND参数的应用

O_APPEND:以这种属性去打开文件时,每次写时都加到文件的尾端。(不想写入时文件被覆盖,用这个flag,正常写入没有加其他条件的话,原来文件中的数据内容会被覆盖,注意是覆盖,覆盖本身的字节长度,没有覆盖的会保留,不是删除)

关于写入的操作,在下一节有介绍!

不加O_APPEND写入时:

使用demo2.c的代码执行两边,第二遍的时候,将写入的数据从“mjmmjm”改成“123”:

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>int main()
{int fd; // file descriptionchar *buf = "mjmmjm"; //第一遍char *buf = "123"; //第二遍fd = open("./file1",O_RDWR|O_CREAT, 0600);printf("file description = %d, open successfully!\n",fd);write(fd, buf, strlen(buf));close(fd); //close after writing return 0;
}

 

可见,如果没有添加O_APPEND,则第二次写入的数据会覆盖在原数据之上。

加入O_APPEND写入时:

依然使用demo2.c的代码执行两边,第二遍的时候,将写入的数据从“mjmmjm”改成“123”:

唯一的区别时这一次加上O_APPEND参数:

fd = open("./file1",O_RDWR|O_CREAT|O_APPEND, 0600);

可见,添加了O_APPEND了之后,就自动在文件末尾添加内容了。

O_TRUNC参数的应用

O_TRUNC:以这种属性去打开文件时,如果这个文件中本来是有内容的, 而且为只读或只写成功打开,则将其长度截短为0,通俗点的意思就是把原来的文件中的内容删除,写入你自己要的数据内容

在刚刚O_APPEND的实验中,file1的内容被修改成了“mjmmjm123”,现在修改demo2.c的代码,加入O_RRUNC参数,不删除file1的前提下编译运行 demo2.c:

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>int main()
{int fd; // file descriptionchar *buf = "new";fd = open("./file1",O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC, 0600);printf("file description = %d, open successfully!\n",fd);write(fd, buf, strlen(buf));close(fd); //close after writing return 0;
}

可见,文件的内容被完全替换成了新的写入内容,原来的内容全部被删除了。

creat函数

(需要添加的库在开头就说明了)

int creat(const char *pathname, mode_t mode);

参数说明

  • pathname:要打开的文件名(含路径)
  • mode:待创建的文件的访问权限

mode值的选择见上面的说明。

  • 返回值:文件标识符

creat函数的原型等价于 open(pathname,O_CREAT | O_TRUNC | O_WRONLY,mode);

其中,O_CREAT和O_TRUNC上面已经提到过,一个负责“文件不存在就创建它”,一个负责“每次写入就将之前内容全部删除”,最后一个O_WRONLY就是open函数中的flag参数,表示“只写打开

实操演示

修改demo1.c:

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>int main()
{int fd; // file descriptionfd = creat("./file2", S_IRWXU); //给主用户赋予可读可写可执行的权限if(fd == -1){printf("fail to open, file already exit\n");}else{printf("file description = %d\n",fd);}return 0;
}

可见,creat函数 在file2不存在的情况下,会自动创建,印证了creat函数天生就带有open函数中的O_CREAT功能。

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