学习笔记——文件I/O

文件I/O和目录操作

一、系统调用与C库函数

1. 系统调用 (File I/O)

• 操作系统提供的底层接口

• 直接访问内核功能

• 功能强大，但平台相关

• 对设备文件操作更高效

2. C库函数 (Standard I/O)

• C标准库提供的高级接口

• 跨平台，通用性好

• 带缓冲机制，适合非设备文件

• 底层调用系统调用函数

二、文件操作对比

三、文件I/O操作步骤

1. 打开文件 -open()

#include <fcntl.h> #include <unistd.h> int open(const char *pathname, int flags, int mode);

功能: 获得一个文件描述符

参数:

• pathname: 文件名

• flags:

  • O_RDONLY: 只读

  • O_WRONLY: 只写

  • O_RDWR: 读写

  • O_CREAT: 创建文件

  • O_TRUNC: 清空文件内容

  • O_APPEND: 追加模式

• mode: 文件权限（创建文件时需要）

返回值:

• 成功: 返回文件描述符（非负整数）

• 失败: 返回-1

2. 读取文件 -read()

#include <unistd.h> ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

功能: 从文件读取数据

参数:

• fd: 文件描述符

• buf: 接收数据的缓冲区指针

• count: 最大读取字节数

返回值:

• >0: 实际读取的字节数

• =0: 文件结束

• <0: 错误

3. 写入文件 -write()

#include <unistd.h> ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

功能: 向文件写入数据

参数:

• fd: 文件描述符

• buf: 要写入的数据指针

• count: 写入数据的长度

返回值:

• >0: 实际写入的字节数

• =0: 无数据写入（某些设备）

• <0: 错误

4. 关闭文件 -close()

#include <unistd.h> int close(int fd);

功能: 关闭文件描述符

参数:

• fd: 文件描述符

返回值:

• 成功: 返回0

• 失败: 返回-1

四、目录操作步骤

1. 打开目录 -opendir()

#include <dirent.h> #include <sys/types.h> DIR *opendir(const char *name);

功能: 打开目录，获得目录流指针

参数:

• name: 目录名

返回值:

• 成功: 返回目录流指针

• 失败: 返回NULL

2. 读取目录 -readdir()

#include <dirent.h> struct dirent *readdir(DIR *dirp);

功能: 读取目录中的文件信息

参数:

• dirp: 目录流指针

返回值:

• 成功: 返回文件信息结构体指针

• 失败或结束: 返回NULL

dirent结构体:

struct dirent { ino_t d_ino; // 索引节点号 off_t d_off; // 目录文件中的偏移 unsigned short d_reclen; // 记录长度 unsigned char d_type; // 文件类型 char d_name[256]; // 文件名 };

文件类型常量:

• DT_DIR: 目录文件

• DT_REG: 普通文件

• DT_LNK: 链接文件

• DT_CHR: 字符设备

• DT_BLK: 块设备

• DT_FIFO: 管道

• DT_SOCK: 套接字

3. 关闭目录 -closedir()

#include <dirent.h> int closedir(DIR *dirp);

功能: 关闭目录流

参数:

• dirp: 目录流指针

返回值:

• 成功: 返回0

• 失败: 返回-1

五、重要概念总结

1. 文件描述符

• 非负整数，表示打开的文件

• 0: 标准输入(stdin)

• 1: 标准输出(stdout)

• 2: 标准错误(stderr)

• 其他: 用户打开的文件

2. 缓冲机制

• 标准I/O: 带缓冲区，减少系统调用次数

• 文件I/O: 无缓冲区，直接读写

3. 错误处理

• 所有系统调用失败返回-1

• 使用perror()打印错误信息

• 使用errno获取错误码

4. 文件权限

创建文件时需要指定权限，常用权限：

• 0644: 用户读写，组和其他只读

• 0755: 用户读写执行，组和其他读执行

六、使用建议

1. 普通文件操作: 优先使用标准I/O（更高效）

2. 设备文件操作: 使用文件I/O（更直接）

3. 错误检查: 每次调用后都要检查返回值

4. 资源释放: 使用完后及时关闭文件/目录描述符

5. 路径处理: 使用相对路径或绝对路径，注意权限