Linux下文件的操作

前言：  
我们在这一节将要讨论linux下文件操作的各个函数。  
文件的创建和读写  
文件的各个属性  
目录文件的操作  
管道文件  
 
1.文件的创建和读写  
我假设你已经知道了标准级的文件操作的各个函数(fopen，fread，fwrite等等)。当然如果你不清楚的话也不要着急。我们讨论的系统级的文件操作实际上是为标准级文件操作服务的。  
当我们需要打开一个文件进行读写操作的时候，我们可以使用系统调用函数open。使用完成以后我们调用另外一个close函数进行关闭操作。  
#include  
#include  
#include  
#include  
 
int open(const char *pathname，int flags)；  
int open(const char *pathname，int flags，mode_t mode)；  
 
int close(int fd)；  
 
open函数有两个形式。其中pathname是我们要打开的文件名(包含路径名称，缺省是认为在当前路径下面)。flags可以去下面的一个值或者是几个值的组合。  
O_RDONLY：以只读的方式打开文件。  
O_WRONLY：以只写的方式打开文件。  
O_RDWR：以读写的方式打开文件。  
O_APPEND：以追加的方式打开文件。  
O_CREAT：创建一个文件。  
O_EXEC：如果使用了O_CREAT而且文件已经存在，就会发生一个错误。  
O_NOBLOCK：以非阻塞的方式打开一个文件。  
O_TRUNC：如果文件已经存在，则删除文件的内容。  
前面三个标志只能使用任意的一个。如果使用了O_CREATE标志，那么我们要使用open的第二种形式。还要指定mode标志，用来表示文件的访问权限。mode可以是以下情况的组合。  
-----------------------------------------------------------------  
S_IRUSR 用户可以读 S_IWUSR 用户可以写  
S_IXUSR 用户可以执行 S_IRWXU 用户可以读写执行  
-----------------------------------------------------------------  
S_IRGRP 组可以读 S_IWGRP 组可以写  
S_IXGRP 组可以执行 S_IRWXG 组可以读写执行  
-----------------------------------------------------------------  
S_IROTH 其他人可以读 S_IWOTH 其他人可以写  
S_IXOTH 其他人可以执行 S_IRWXO 其他人可以读写执行  
-----------------------------------------------------------------  
S_ISUID 设置用户执行ID S_ISGID 设置组的执行ID  
-----------------------------------------------------------------  
我们也可以用数字来代表各个位的标志。Linux总共用5个数字来表示文件的各种权限。  
00000。第一位表示设置用户ID。第二位表示设置组ID，第三位表示用户自己的权限位，第四位表示组的权限，最后一位表示其他人的权限。  
每个数字可以取1(执行权限)，2(写权限)，4(读权限)，0(什么也没有)或者是这几个值的和。  
比如我们要创建一个用户读写执行，组没有权限，其他人读执行的文件。设置用户ID位那么我们可以使用的模式是--1(设置用户ID)0(组没有设置)7(1+2+4)0(没有权限，使用缺省)5(1+4)即10705：  
open("temp"，O_CREAT，10705)；  
如果我们打开文件成功，open会返回一个文件描述符。我们以后对文件的所有操作就可以对这个文件描述符进行操作了。  
当我们操作完成以后，我们要关闭文件了，只要调用close就可以了，其中fd是我们要关闭的文件描述符。  
文件打开了以后，我们就要对文件进行读写了。我们可以调用函数read和write进行文件的读写。  
#include  
 
ssize_t read(int fd， void *buffer，size_t count)；  
ssize_t write(int fd， const void *buffer，size_t count)；  
 
fd是我们要进行读写操作的文件描述符，buffer是我们要写入文件内容或读出文件内容的内存地址。count是我们要读写的字节数。  
对于普通的文件read从指定的文件(fd)中读取count字节到buffer缓冲区中(记住我们必须提供一个足够大的缓冲区)，同时返回count。  
如果read读到了文件的结尾或者被一个信号所中断，返回值会小于count。如果是由信号中断引起返回，而且没有返回数据，read会返回-1，且设置errno为EINTR。当程序读到了文件结尾的时候，read会返回0。  
write从buffer中写count字节到文件fd中，成功时返回实际所写的字节数。  
下面我们学习一个实例，这个实例用来拷贝文件。  
 
#include  
#include  
#include  
#include  
#include  
#include  
#include  
 
#define BUFFER_SIZE 1024  
 
int main(int argc，char **argv)  
{  
 
int from_fd，to_fd；  
int bytes_read，bytes_write；  
char buffer[BUFFER_SIZE]；  
char *ptr；  
 
if(argc!=3)  
{  
fprintf(stderr，"Usage：%s fromfile tofile\n\a"，argv[0])；  
exit(1)；  
}  
 
/* 打开源文件 */  
 
if((from_fd=open(argv[1]，O_RDONLY))==-1)  
{  
fprintf(stderr，"Open %s Error：%s\n"，argv[1]，strerror(errno))；  
exit(1)；  
}  
 
/* 创建目的文件 */  
 
if((to_fd=open(argv[2]，O_WRONLY|O_CREAT，S_IRUSR|S_IWUSR))==-1)  
{  
fprintf(stderr，"Open %s Error：%s\n"，argv[2]，strerror(errno))；  
exit(1)；  
}  
 
/* 以下代码是一个经典的拷贝文件的代码 */  
 
while(bytes_read=read(from_fd，buffer，BUFFER_SIZE))  
{  
/* 一个致命的错误发生了 */  
if((bytes_read==-1)&&(errno!=EINTR)) break；  
else if(bytes_read>0)  
{  
ptr=buffer；  
while(bytes_write=write(to_fd，ptr，bytes_read))  
{  
/* 一个致命错误发生了 */  
if((bytes_write==-1)&&(errno!=EINTR))break；  
/* 写完了所有读的字节 */  
else if(bytes_write==bytes_read) break；  
/* 只写了一部分，继续写 */  
else if(bytes_write>0)  
{  
ptr+=bytes_write；  
bytes_read-=bytes_write；  
}  
}  
/* 写的时候发生的致命错误 */  
if(bytes_write==-1)break；  
 
}  
}  
close(from_fd)；  
close(to_fd)；  
exit(0)；  
}  
 
2.文件的各个属性  
文件具有各种各样的属性，除了我们上面所知道的文件权限以外，文件还有创建时间，大小等等属性。  
有时侯我们要判断文件是否可以进行某种操作(读，写等等)。这个时候我们可以使用access函数。  
#include  
 
int access(const char *pathname，int mode)；  
 
pathname：是文件名称，mode是我们要判断的属性。可以取以下值或者是他们的组合。  
R_OK文件可以读，W_OK文件可以写，X_OK文件可以执行，F_OK文件存在。当我们测试成功时，函数返回0，否则如果有一个条件不符时，返回-1。  
如果我们要获得文件的其他属性，我们可以使用函数stat或者fstat。  
#include  
#include  
 
int stat(const char *file_name，struct stat *buf)；  
int fstat(int filedes，struct stat *buf)；  
 
struct stat {  
dev_t st_dev； /* 设备 */  
ino_t st_ino； /* 节点 */  
mode_t st_mode； /* 模式 */  
nlink_t st_nlink； /* 硬连接 */  
uid_t st_uid； /* 用户ID */  
gid_t st_gid； /* 组ID */  
dev_t st_rdev； /* 设备类型 */  
off_t st_off； /* 文件字节数 */  
unsigned long st_blksize； /* 块大小 */  
unsigned long st_blocks； /* 块数 */  
time_t st_atime； /* 最后一次访问时间 */  
time_t st_mtime； /* 最后一次修改时间 */  
time_t st_ctime； /* 最后一次改变时间(指属性) */  
}；  
 
stat用来判断没有打开的文件，而fstat用来判断打开的文件。我们使用最多的属性是st_mode。通过着属性我们可以判断给定的文件是一个普通文件还是一个目录，连接等等。可以使用下面几个宏来判断。  
S_ISLNK(st_mode)：是否是一个连接。S_ISREG是否是一个常规文件。S_ISDIR是否是一个目录S_ISCHR是否是一个字符设备。S_ISBLK是否是一个块设备S_ISFIFO是否 是一个FIFO文件。S_ISSOCK是否是一个SOCKET文件。 我们会在下面说明如何使用这几个宏的。  
3.目录文件的操作  
在我们编写程序的时候，有时候会要得到我们当前的工作路径。C库函数提供了getcwd来解决这个问题。  
#include  
 
char *getcwd(char *buffer，size_t size)；  
 
我们提供一个size大小的buffer，getcwd会把我们当前的路径考到buffer中。如果buffer太小，函数会返回-1和一个错误号。  
Linux提供了大量的目录操作函数，我们学习几个比较简单和常用的函数。  
#include  
#include  
#include  
#include  
#include  
 
int mkdir(const char *path，mode_t mode)；  
DIR *opendir(const char *path)；  
struct dirent *readdir(DIR *dir)；  
void rewinddir(DIR *dir)；  
off_t telldir(DIR *dir)；  
void seekdir(DIR *dir，off_t off)；  
int closedir(DIR *dir)；  
 
struct dirent {  
long d_ino；  
off_t d_off；  
unsigned short d_reclen；  
char d_name[NAME_MAX+1]； /* 文件名称 */  
 
mkdir很容易就是我们创建一个目录，opendir打开一个目录为以后读做准备。readdir读一个打开的目录。rewinddir是用来重读目录的和我们学的rewind函数一样。closedir是关闭一个目录。telldir和seekdir类似与ftee和fseek函数。  
下面我们开发一个小程序，这个程序有一个参数。如果这个参数是一个文件名，我们输出这个文件的大小和最后修改的时间，如果是一个目录我们输出这个目录下所有文件的大小和修改时间。  
 
#include  
#include  
#include  
#include  
#include  
#include  
#include  
 
static int get_file_size_time(const char *filename)  
{  
struct stat statbuf；  
 
if(stat(filename，&statbuf)==-1)  
{  
printf("Get stat on %s Error：%s\n"，  
filename，strerror(errno))；  
return(-1)；  
}  
 
if(S_ISDIR(statbuf.st_mode))return(1)；  
if(S_ISREG(statbuf.st_mode))  
printf("%s size：%ld bytes\tmodified at %s"，  
filename，statbuf.st_size，ctime(&statbuf.st_mtime))；  
 
return(0)；  
}  
 
int main(int argc，char **argv)  
{  
DIR *dirp；  
struct dirent *direntp；  
int stats；  
 
if(argc!=2)  
{  
printf("Usage：%s filename\n\a"，argv[0])；  
exit(1)；  
}  
 
if(((stats=get_file_size_time(argv[1]))==0)||(stats==-1))exit(1)；  
 
if((dirp=opendir(argv[1]))==NULL)  
{  
printf("Open Directory %s Error：%s\n"，  
argv[1]，strerror(errno))；  
exit(1)；  
}  
 
while((direntp=readdir(dirp))!=NULL)  
if(get_file_size_time(direntp- 
closedir(dirp)；  
exit(1)；  
)  
 
4.管道文件  
Linux提供了许多的过滤和重定向程序，比如more cat  
等等。还提供了< > | <<等等重定向操作符。在这些过滤和重 定向程序当中，都用到了管道这种特殊的文件。系统调用pipe可以创建一个管道。  
#include  
 
int pipe(int fildes[2])；  
 
pipe调用可以创建一个管道(通信缓冲区)。当调用成功时，我们可以访问文件描述符fildes[0]，fildes[1]。其中fildes[0]是用来读的文件描述符，而fildes[1]是用来写的文件描述符。  
在实际使用中我们是通过创建一个子进程，然后一个进程写，一个进程读来使用的。  
关于进程通信的详细情况请查看进程通信  
 
#include  
#include  
#include  
#include  
#include  
#include  
#include  
#define BUFFER 255  
 
int main(int argc，char **argv)  
{  
char buffer[BUFFER+1]；  
int fd[2]；  
 
if(argc!=2)  
{  
fprintf(stderr，"Usage：%s string\n\a"，argv[0])；  
exit(1)；  
}  
 
if(pipe(fd)!=0)  
{  
fprintf(stderr，"Pipe Error：%s\n\a"，strerror(errno))；  
exit(1)；  
}  
if(fork()==0)  
{  
close(fd[0])；  
printf("Child[%d] Write to pipe\n\a"，getpid())；  
snprintf(buffer，BUFFER，"%s"，argv[1])；  
write(fd[1]，buffer，strlen(buffer))；  
printf("Child[%d] Quit\n\a"，getpid())；  
exit(0)；  
}  
else  
{  
close(fd[1])；  
printf("Parent[%d] Read from pipe\n\a"，getpid())；  
memset(buffer，'\0'，BUFFER+1)；  
read(fd[0]，buffer，BUFFER)；  
printf("Parent[%d] Read：%s\n"，getpid()，buffer)；  
exit(1)；  
}  
}  
 
为了实现重定向操作，我们需要调用另外一个函数dup2。  
#include  
 
int dup2(int oldfd，int newfd)；  
 
dup2将用oldfd文件描述符来代替newfd文件描述符，同时关闭newfd文件描述符。也就是说，  
所有向newfd操作都转到oldfd上面。下面我们学习一个例子，这个例子将标准输出重定向到一个文件。  
 
#include  
#include  
#include  
#include  
#include  
#include  
#include  
 
#define BUFFER_SIZE 1024  
 
int main(int argc，char **argv)  
{  
int fd；  
char buffer[BUFFER_SIZE]；  
 
if(argc!=2)  
{  
fprintf(stderr，"Usage：%s outfilename\n\a"，argv[0])；  
exit(1)；  
}  
 
if((fd=open(argv[1]，O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC，S_IRUSR|S_IWUSR))==-1)  
{  
fprintf(stderr，"Open %s Error：%s\n\a"，argv[1]，strerror(errno))；  
exit(1)；  
}  
 
if(dup2(fd，STDOUT_FILENO)==-1)  
{  
fprintf(stderr，"Redirect Standard Out Error：%s\n\a"，strerror(errno))；  
exit(1)；  
}  
 
fprintf(stderr，"Now，please input string")；  
fprintf(stderr，"(To quit use CTRL+D)\n")；  
while(1)  
{  
fgets(buffer，BUFFER_SIZE，stdin)；  
if(feof(stdin))break；  
write(STDOUT_FILENO，buffer，strlen(buffer))；  
}  
exit(0)；  
}  
 
好了，文件一章我们就暂时先讨论到这里，学习好了文件的操作我们其实已经可以写出一些比较有用的程序了。我们可以编写一个实现例如dir，mkdir，cp，mv等等常用的文件操作命令了。  
想不想自己写几个试一试呢?