C语言——Linux程序设计实验：文件输入输出

短命女 2022-06-04 05:06 261阅读 0赞

注意：以下实验在Linux Ubuntu 16.04环境下进行

【一、打开并得到文件描述符】

#include <fcntl.h>
    main()
    {
        //定义三个整型变量fd1,fd2,fd3
        int fd1,fd2,fd3;
        //以读写方式打开f1,f2,f3三个文件，返回的值分别赋值给fd1,fd2,fd3
        //open()函数：当打开文件成功时，返回一个文件描述符；当打开文件失败时，返回-1，并且errno为错误码
        fd1 = open("f1",O_RDWR);
        fd2 = open("f2",O_RDWR);
        fd3 = open("f3",O_RDWR);
        //打印输出fd1,fd2,fd3的值
        printf("fd1=%d\nfd2=%d\nfd3=%d\n",fd1,fd2,fd3);
        //分别关闭文件描述符为fd1,fd2,fd3的文件
        close(fd1);
        close(fd2);
        close(fd3);
    }

【实验结果】  
![这里写图片描述][SouthEast]  
　　0,1,2被系统占用，0是标准输入，1是标准输入，2是标准错误，所以文件描述符从3开始依次往后记录，就得到了这样的结果。

【二、读写文件】

#include <fcntl.h>
    main()
    {
        //定义整型变量fd
        int fd;
        //定义整型变量num
        int num;
        //定义缓冲区数组buf，大小为20
        char buf[20];
        //以只读方式打开文件名为f1的文件，返回的值赋值给fd
        fd = open("f1",O_RDONLY);
        //如果打开文件失败
        if(fd==-1)
        {
            //打印错误信息
            perror("open");
            //返回
            exit(1);
        }
        //从文件描述符为fd的文件中读数据，一次读20个字节，到缓冲区buf中
        //read()函数：执行成功时，返回的是实际读回数据的字节数；当失败时，返回-1，并且errno为错误码
        while((num=read(fd,buf,20))>0)
        {
            //将buf缓冲区中的内存写入到标准输出中，每次写num个字节，如果写入的数据小于num，打印有问题
            //write()函数：执行成功时，返回的时实际写入数据的字节数；当失败时，返回-1
            if(write(1,buf,num)<num)
                printf("write 1 less than should\n");
        }
    
        //关闭文件描述符为fd的文件
        close(fd);
    }

![这里写图片描述][SouthEast 1]  
![这里写图片描述][SouthEast 2]

在程序中，以只读方式打开文件f1，如果打开成功，则进入一个循环。循环每次通过read()从f1中读取20字节的数据，并写入屏幕设备文件中，当read()返回的结果等于0或者-1时循环结束。  
在循环过程中，如果向屏幕设备文件写入的字节数不等于从f1文件中读出的字节数时，给出相应提示。  
循环结束后，关闭f1文件。

【三、文件基本I/O操作】

#include <unistd.h>
    #include <fcntl.h>
    main(){
        //定义两个整型变量fd1，fd2
        int fd1,fd2;
        //定义整型变量num
        int num;
        //定义缓冲区数组，大小为20
        char buf[20];
        //以读写方式打开文件名为f1的文件，并将文件清空，将返回值复制给fd1
        fd1 = open("f1",O_RDWR|O_TRUNC);
        //如果打开失败
        if(fd1==-1){
            //输出错误信息
            perror("open");
            //返回
            exit(1);
        }
        //输出fd1的文件描述符
        printf("fd1 is %d \n",fd1);
        //以读写方式打开文件名为f1的文件，将返回值赋值给fd2
        fd2 = open("f1",O_RDWR);
        //如果打开失败
        if(fd2==-1){
            //输出错误信息
            perror("open");
            //返回
            exit(1);
        }
        //输出fd2的文件描述符
        printf("fd2 is %d \n",fd2);
        //向文件描述符为fd1的文件中写入"hello world!"
        num = write(fd1,"hello world!",12);
        //输出向f1中写入了多少数据
        printf("fd1:write num = %d bytes into f1\n",num);
        //从文件名为fd2的文件中读取20个字节的数据并放入buf缓冲区中，并将返回值复制给num
        //read()函数：执行成功时：返回的时实际读回数据的字节数；当失败时，返回-1，并且errno为错误码
        num = read(fd2,buf,20);
        //将0赋值给buf[num]，即第buf[12]=0
        buf[num] = 0;
        //输出从文件f1中读了多少数据
        printf("fd2:read %d bytes from f1:%s \n",num,buf);
        //关闭文件描述符为fd1的文件
        close(fd1);
        //关闭文件描述符为fd2的文件
        close(fd2);
    }

![这里写图片描述][SouthEast 3]  
![这里写图片描述][SouthEast 4]

在程序中，两次使用open()打开文件f1。虽然两次打开的是同一个文件，但由于这是两次独立的open()操作，每一次open()操作打开文件时，都会在系统的打开文件表中登记一个不同的表项，并在该进程的用户文件描述符中也会登记一个不同的表项。因此两次open()操作得到了两个不同的文件描述符。这两个文件描述符对应着文件表中的两个不同的表项。由于文件的读写指针保存在文件表表项中，因此两个文件描述符都拥有各自独立的文件读写指针。  
两次open()执行之后，两个文件描述符对应的读写指针都指向f1的开始位置。此时通过文件描述符fd1向文件f1中写入了12个字符“hello world!”，成功写入之后其读写指针为12。而这时另一个文件描述符fd2对应的读写指针仍为0，指向文件的开始位置。因此接下来通过fd2从文件中读数据时，会将刚才写入的字符串读出。

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[SouthEast 2]: /images/20220604/35392627f729472fb65ec24837601fd6.png
[SouthEast 3]: /images/20220604/6cfb7e961b4440538ff56097c27aa165.png
[SouthEast 4]: /images/20220604/a192d3f3790a42a7abe33398c39fe875.png