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目錄
0.前言
1.C / C++ ->文件操作
1.1 C語言文件操作
1.1.1 C語言文件打開/關閉/寫入
1.1.2 C語言文件的追加操作
1.1.3 C語言文件的讀取
1.2 C++語言文件操作
1.2.1 C++文件打開 / 關閉 / 寫入
1.2.2 C++文件讀取
1.2.3 文件追加
2.三個默認輸入輸出流
2.1 C語言中的三個
2.2從三個流的操作引入一切皆文件
2.2.1主體操作
2.2.2標準輸出和標準錯誤的小區(qū)別
2.2.3從文件操作體會一切皆文件
2.3從流文件操作看OS對底層的封裝
3.系統(tǒng)調(diào)用接口（文件操作）
3.1 open接口
3.1.1 open參數(shù)與返回值
3.1.2 open的實踐使用
3.2 write接口
3.3 read接口
3.4 write追加
0.前言
本文所有代碼都以上傳至gitee：
practice14 · onlookerzy123456qwq/Linuxtwo - 碼云 - 開源中國 (gitee.com)
1.C / C++ ->文件操作
我們首先來復習一下，C語言，C++的對于文件操作提供的接口。
1.1 C語言文件操作
1.1.1 C語言文件打開/關閉/寫入
//FILE *fopen(const char *path, const char *mode); FILE* f_test = fopen("./diary.txt","w"); //打開文件需要檢查是否打開成功 if(f_test == NULL) { printf("file open error\n"); return 1; } //對文件進行寫入操作(寫入5個hello world\n) int k = 5; while(k--){ //int fputs(const char *s, FILE *stream); fputs("hello world\n",f_test); } //打開文件需要關閉文件 //int fclose(FILE *fp); fclose(f_test); return 0; 首先我們?nèi)绾卧贑語言當中打開文件，使用的是fopen接口，返回的是一個FILE*指針，我們拿到這個FILE* 指針，就可以通過FILE指針對打開的相應文件操作。
fopen的第一個參數(shù)是path，指明這個文件所在的路徑+文件名，我們例子中的"./diary.txt"，指明的就是當前文件夾下的diary.txt文件進行打開。
fopen的第二個參數(shù)是mode，我們要填入的是打開這個文件的模式，例如你是以只讀方式，或?qū)懛绞?#xff0c;或追加方式等，對文件進行打開。
PS：我們打開文件之后，需要記住兩件事，第一件事是檢查文件打開是否成功，如果fopen失敗返回的是NULL。第二件事是fclose關閉文件，不然會對后續(xù)文件的操作產(chǎn)生影響：此處如果沒有fclose，數(shù)據(jù)留在緩沖區(qū)中，雖然可以成功寫入，但是無法成功讀取。
然后我們講C語言的寫入文件接口fputs，它的第一個參數(shù)s是要寫入文件的字符串，寫入到的目標文件是第二個參數(shù)FILE* stream，也就是fopen的返回值，指代要寫入的文件是誰。
1.1.2 C語言文件的追加操作
這里我們要注意需要以追加append的方式打開這個文件,即fopen的第二個參數(shù)我們傳入"a"，然后我們調(diào)用C語言寫入接口，就會默認在文件尾進行寫入，完成對原來內(nèi)容的追加。
//FILE *fopen(const char *path, const char *mode); FILE* f_test = fopen("./diary.txt","a"); //打開文件需要檢查是否打開成功 if(f_test == NULL) { printf("file open error\n"); return 1; } //對文件append操作 int k = 5; while(k--){ fputs("hello world\n",f_test); } //打開文件需要關閉文件 fclose(f_test);
1.1.3 C語言文件的讀取
這里讀取我們使用的是fgets接口：
fgets接口是一次讀取文件的一行內(nèi)容到buffer接收緩沖區(qū)里面，第一個參數(shù)填buffer接口緩沖區(qū)，即把從文件中讀取到的一行內(nèi)容放在哪里。
第三個參數(shù)是FILE* stream，表征的是從哪個文件里面進行一行的讀取。
第二個參數(shù)int size，它的意義是期待最多讀取size-1個字符，最多讀取size-1個字符，也可以讀取不到這么多，所以只需要你填入buffer的size大小即可。fgets接口會在讀取到的字符串的最后，自動添加\0。
//FILE *fopen(const char *path, const char *mode); FILE* f_test = fopen("./diary.txt","r"); //打開文件需要檢查是否打開成功 if(f_test == NULL) { printf("file open error\n"); return 1; } //對文件read操作 //create buffer to receive the data of the file we readchar buffer[256];memset(buffer,0,sizeof(buffer));printf("We read file:\n");//char *fgets(char *s, int size, FILE *stream);//fgets從流上讀取最多（size-1）個字符并將其存儲到s指向的buffer中，當遇到新的一行或文件結(jié)束標志時結(jié)束while(fgets(buffer,sizeof(buffer),f_test) != NULL){//每次都讀取一行到buffer里面，所以說每次讀取一行，我們就要對這個打印這一行，否則就會一行一行覆蓋前面讀取的內(nèi)容printf("%s\n",buffer);}//讀取完畢文件之后需要檢查是否讀取完成成功if(!feof(f_test)){printf("file read not to end,file quit illegally!\n");}//打開文件需要關閉文件 fclose(f_test); 每次讀取的是一行的內(nèi)容到緩沖區(qū)當中，所以說每次讀取一行，我們就要對這個打印這一行，否則就會被下一次fgets讀取的下一行的內(nèi)容覆蓋buffer中前面讀取的內(nèi)容。
然后還要記得對讀取之后進行檢查，因為存在讀取失敗的問題，feof接口，檢查此時文件是否已經(jīng)到文件尾，即我們是否已經(jīng)讀取完畢。
1.2 C++語言文件操作
1.2.1 C++文件打開 / 關閉 / 寫入
//explicit ofstream (const char* filename, ios_base::openmode mode = ios_base::out);std::ofstream ofs("./diary2.txt",std::ios::out | std::ios::binary);//打開文件就要檢查是否打開成功if(!ofs.is_open()){cout<<"file open error"<<endl;return 1;}//對文件進行寫入string name = "張三";int age = 18;ofs << "姓名："<<name<<" "<<"年齡："<<age<<endl;//還可以調(diào)用ofs的write接口進行寫入string message_temp = "Happy Everyday!~\n";for(int i = 0;i<3;++i){ofs.write(message_temp.c_str(),message_temp.size());}//即使我們不主動close，也會在析構的過程中自動關閉，但是我們提倡主動釋放，減少資源占據(jù)ofs.close();return 0;
C++使用的ofstream類的對象，進行對目標文件的打開，ofstream構造函數(shù)的第一個參數(shù)是要打開的文件路徑+文件名，第二個參數(shù)是打開的方式是什么，比如默認缺省不寫是文本寫入，我們上述代碼塊的第二行是二進制寫入的方式打開文件。
打開文件之后我們有兩件事，第一件事是查看文件是否被打開成功，我們調(diào)用的是ofstream對象的is_open()成員函數(shù)；第二件事是關閉文件，調(diào)用的是ofstream對象的close()成員函數(shù)。當然C++當中有析構函數(shù)，可以不用主動close，ofs對象生命周期結(jié)束的時候，可以自動調(diào)用close，但是能主動調(diào)就主動調(diào)，減少資源的占據(jù)。
1.2.2 C++文件讀取
C++文件讀取，我們使用的是ifstream類對象，構造函數(shù)第一個參數(shù)是要進行讀取文件的路徑+文件名，第二個參數(shù)是傳入的打開文件的模式，默認是文本讀取，下面代碼我們設置的是二進制讀取模式。
ifstream讀取文件內(nèi)容的方式可以調(diào)用對于int string類等自己封裝的的operator>>函數(shù)，也可以調(diào)用ifstream類的成員方法read。
//explicit ifstream (const char* filename, ios_base::openmode mode = ios_base::in);std::ifstream ifs("./diary2.txt",ios_base::in | ios_base::binary);//打開文件就要檢查是否打開成功if(!ifs.is_open()){cout<<"file open error"<<endl;return 1;}//對文件進行讀取string name;int age = 0;ifs >> name >> age;//打印讀取到的信息cout<<"We Read:\n姓名："<<name<<" "<<"年齡："<<age<<endl;//還可以使用read語法char buffer[128];//讀取到的內(nèi)容放到buffer當中,期待讀取的字節(jié)數(shù)是sizeof(buffer)ifs.read((char*)buffer,sizeof(buffer));cout<<"We Also Read:\n"<<buffer<<endl;//即使我們不主動close，也會在析構的過程中自動關閉，但是我們提倡主動釋放，減少資源占據(jù)ifs.close();
如圖看到我們的讀取文件代碼是成功的。
1.2.3 文件追加
C++的追加寫入，我們只要在寫入ofstream類構造函數(shù)基礎上，設置app追加模式，然后進行對ofs的寫入即可。
//explicit ofstream (const char* filename, ios_base::openmode mode = ios_base::out);std::ofstream ofs("./diary2.txt",std::ios::app | std::ios::binary);//打開文件就要檢查是否打開成功if(!ofs.is_open()){cout<<"file open error"<<endl;return 1;}//對文件進行追加寫入string name = "李四";int age = 19;ofs << name <<" "<<age<<endl;//還可以調(diào)用ofs的write接口進行寫入string message_temp = "Not Bad Everyday!~\n";for(int i = 0;i<3;++i){ofs.write(message_temp.c_str(),message_temp.size());} //即使我們不主動close，也會在析構的過程中自動關閉，但是我們提倡主動釋放，減少資源占據(jù)ofs.close();
2.三個默認輸入輸出流
2.1 C語言中的三個
C程序，在加載到內(nèi)存，成為一個進程的時候面，會默認打開三個輸入輸出流stdin，stdout，stderr。他們都是FILE*類型。這個FILE的本質(zhì)是C語言提供的，一個結(jié)構體，可以通過這個結(jié)構體找到這個文件。
站在體系結(jié)構的角度理解，stdin對應的設備是鍵盤，stdout對應的硬件設備是顯示器，stderr對應的硬件設備是顯示器。它們的學名分別叫做標準輸入，標準輸出，標準錯誤。
同時C++當中，也會默認有三個對象：cout，cin，cerr，也分別對應標準輸入，標準輸出，標準錯誤，也分別對應鍵盤，顯示器，顯示器。
2.2從三個流的操作引入一切皆文件
2.2.1主體操作
剛剛我們接觸的C語言的三個默認打開的文件流，stdin，stdout，stderr，都是FILE*類型，其實都是可以當做打開的文件FILE* f_stream直接去操作的。
//C語言會默認打開三個文件流stdin stdout stderr6 //我們可以直接使用這三個FILE* 文件流 7 const char* w_str = "hello fprintf stdout\n";8 fprintf(stdout,w_str,strlen(w_str));
我們看到fprintf stdout，就是往stdout這個文件，也就是顯示器進行寫入。效果是等同于這個printf的。
char buffer[128];
memset(buffer,0,sizeof(buffer));
fscanf(stdin,"%s",buffer);
printf("We Read From stdin:\n%s\n",buffer);
我們看到fsacnf stdin，就是往stdin這個文件，也就是鍵盤進行寫入。效果是等同于scanf的。
const char* w_str = "hello fprintf stderr\n";
fprintf(stderr,w_str,strlen(w_str));
我們看到fprintf stderr，就是往stderr這個文件，也就是顯示器進行寫入。
2.2.2標準輸出和標準錯誤的小區(qū)別
我們往stdout和stderr寫入，本質(zhì)都是往對應的顯示器寫入，他們對應的設備是一樣的，使用寫入接口如fprintf對這兩個標準輸出，標準輸出，本質(zhì)都是在顯示器寫入，那有什么小文件寫入呢？
區(qū)別就在于輸出重定向的時候，只有我們往標準輸出sdtout寫入的內(nèi)容，才會被重定向，寫入到目標文件當中，而向stderr標準錯誤寫入的的內(nèi)容是不會被重定向的，仍然被寫入打印到了屏幕當中。
下面我們演示重定向操作：
2.2.3從文件操作體會一切皆文件
可是你是否有想過，這個stdout，stdin，stderr，都是FILE*類型，也可以被當做文件使用，可是他們本質(zhì)代表的是顯示器，鍵盤這些硬件啊！難道這些硬件都是一種文件file嗎？
事實上，在LinuxOS看來，這些都是文件！剛剛我們做的實驗，fputs向 一般文件 或者 硬件設備 都能進行寫入，一般文件，都存儲在磁盤上，所以其實這些文件的本質(zhì)也是硬件，也可以證明硬件設備也是一種FILE。
在LinuxOS看來，所有的存儲在磁盤上的file，這些是我們通常認識的一般文件，事實上，我們可以繼續(xù)擴展，所有的硬件也是文件！
======》得出一個結(jié)論：Linux下一切皆文件！！！
2.3從流文件操作看OS對底層的封裝
OS是軟件和硬件的管理者，任何外部勢力要訪問，都要經(jīng)由OS。所有的文件file，都是儲存在磁盤當中的，或者說是磁盤的一部分，所以他們是硬件，所以我們剛剛的寫入/讀取文件（硬件）的操作都是經(jīng)由OS之手的。
OS不相信任何人，任何用戶想要訪問只能通過OS對上提供的系統(tǒng)調(diào)用接口System Call，進行合法的訪問。所以，我們對文件（軟件 / 硬件）寫入，本質(zhì)都是通過System Call 即系統(tǒng)調(diào)用接口訪問到的！
所以，我們可以大膽的得出一個結(jié)論：
幾乎所有的語言，fopen fclose fread fwrite fgetsfputs fgetc fputc ，等這些對文件（硬件）進行讀寫接口的實現(xiàn)，這個過程一定是經(jīng)由了System Call層，故這些上層語言的接口一定使用OS提供的系統(tǒng)調(diào)用接口封裝實現(xiàn)的！
我們接下來演示系統(tǒng)調(diào)用接口，當然這里演示的是文件的系統(tǒng)調(diào)用接口，因為這個離著OS更近，我們可以用語言（OS System Call層）進行講解。
萬變不離其宗，所有語言的文件調(diào)用接口，都是對（文件操作的）System Call系統(tǒng)調(diào)用接口的封裝。
我們把底層學好了，上層怎么學都可以，上面我們是從OS對軟件硬件的管理的角度理解的系統(tǒng)調(diào)用與上層語言之間的關系。
3.系統(tǒng)調(diào)用接口（文件操作）
3.1 open接口
3.1.1 open參數(shù)與返回值
open接口是Linux中的系統(tǒng)調(diào)用接口，負責對文件的打開，第一個參數(shù)pathname，傳入的是想要打開文件的路徑+文件名；第二個參數(shù)int flags是打開文件的標志，即我們是以什么方式打開這個文件（只讀，只寫，還是追加）；第三個參數(shù)是mode_t mode，這個是打開文件的權限設置。
open的返回值是int，這個int其實就是文件描述符fd（file descriptor）。如果打開文件失敗返回-1，并設置全局錯誤碼。
pathname好理解，就是路徑+文件名。int flags也可以直接類比C語言fopen接口的打開方式"w"，"r"，“a”，但是這里傳入的實際上是一個int，但是我們不直接傳入int，而是通過系統(tǒng)文件給我們提供的宏（如下圖）進行傳入。
int fd = open("./diary3.txt",O_WRONLY | O_CREAT,xxxxx);舉個上面代碼片的例子，第一個參數(shù)指定打開的路徑+文件名，第二個參數(shù)是兩個宏的或運算，這個就是我們傳入的int。
從感性的角度理解，O_WRONLY是以只寫方式打開這個文件，O_CREAT是創(chuàng)建這個文件，所以我們是以如果這個文件不存在我們就創(chuàng)建，然后以只寫的方式打開。這個O_WRONLY | O_CREAT其實就可以直接類比為C語言fopen的"w"打開方式！
從理性的角度理解，這兩個宏可以進行或運算，成為一個int，說明這些宏本身就是一個數(shù)，然后這些宏或運算起來可以表征某種信息，open接口接收到這個整形信息，就知道你要以什么方式打開這個文件。現(xiàn)在有6個bit位，比如第一個bit位代表米飯，第二個bit位代表饅頭，第三個bit位代表牛肉，第四個bit位代表羊肉，第五個bit位代表可樂，第六個bit位代表雪碧，我傳入的是011001，然后open接口就知道你要吃的是饅頭+牛肉+雪碧。
這里的每一個宏其實就代表了某一個特定bit位的數(shù)，在open當中就看int的32個bit位的有無情況，來設定你是在以什么方式在打開這個文件，如第一個bit標志位, 看看你是想創(chuàng)建這個文件 ， 第二個bit位的有代表你是想寫入這文件。所以此時O_WRONLY是0b1，O_CREAT是0b10，O_WRONLY | O_CREAT就是0b0000 0011。
本質(zhì)上這些宏就是在代表不同的bit位。而且不同的宏代表不同的bit位。
我們的理解是這樣的，我們緊接著看一下系統(tǒng)文件是怎么樣的：
通過grep指令，我們看到#define的這些宏，就是bit位樣式的定義！這驗證了我們的想法。
理解完第二個參數(shù)，我們理解第三個參數(shù)，mode_t mode：任何一個文件，都有一個重要的屬性，即文件權限，尤其是你沒有文件的時候，你創(chuàng)建一個文件，肯定要設置這個文件的權限，所以這個mode其實就是傳入對于owner，group，other的權限設置。我們采用八進制方案，傳入0644，本質(zhì)就是rw-r--r--。
int fd = open("./diary3.txt",O_WRONLY | O_CREAT,0644);不是你的生活充滿陽光，總有人替你負重前行！！！（C語言封裝都替你搞好了mode權限管理）同時根據(jù)我們之前的理論，C語言上的打開文件接口fopen都是封裝的系統(tǒng)調(diào)用open，這個mode參數(shù)fopen都已經(jīng)幫我們搞好了！
你在C語言的接口對文件的權限(mode)都是漠不關心的，因為這些概念都是和OS強相關的。C語言給你做封裝，你也就不用再關心權限這些細節(jié)了！
open系統(tǒng)調(diào)用接口的返回值int，是文件描述符，可以類比fopen的返回值FILE* fp，這個其實就是我們后續(xù)對特定文件進行寫入讀取的索引（如何知道你是在對哪個文件進行寫入，C語言用的是fopen打開文件的返回值FILE* fp，系統(tǒng)調(diào)用這里用的是open打開文件的返回值int fd）。
3.1.2 open的實踐使用
我們open一個文件之后，不管怎么樣，一定要記得關閉一個這個文件，我們配套的系統(tǒng)調(diào)用關閉文件的接口是close(int fd)。
所以完整的打開一個文件的過程:
//int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);//int fd = open("./diary3.txt",O_WRONLY | O_CREAT);//這里的O_WRONLY,O_CREAT的本質(zhì)都是代表一個bit為1的整形值，通過或出的值的方式，設計相應標志位//open接口就知道你是以什么方式打開的了//這里O_WRONLY代表寫的方式打開接口，O_CREAT代表創(chuàng)建這個文件，這兩個的組合就是C中的“w的意義//0644代表設置對于打開這個文件的權限管理模式設置（采用八進制表示法）int fd = open("./diary3.txt",O_WRONLY | O_CREAT,0644);//檢查是否打開成功(依托的是返回值)if(fd<0){printf("file open error\n");return 1;}//關閉文件close(1);\3.2 write接口
系統(tǒng)調(diào)用write，它的作用就是對特定文件進行寫入操作，int fd表征你在具體往哪個文件寫，buf表示的是你要寫入的內(nèi)容緩沖區(qū)，size_t count是你期待寫入的字節(jié)數(shù)。返回值ssize_t是你實際向文件寫入的字節(jié)數(shù)目，如果寫入失敗返回-1。（你想寫入的字節(jié)數(shù)，不一定都寫入，萬一你的傳的count過大了，那寫入的數(shù)目就是錯的，真正的寫入的字節(jié)數(shù)還是看write的返回值）
直接結(jié)合open上寫入文件的操作：
//1.打開/創(chuàng)建文件int fd = open("./diary3.txt",O_CREAT | O_WRONLY);//檢查是否打開成功if(fd<0){perror("open");return 1;}//2.對文件進行寫入char buffer[128] = "Never ever ever ever give up\n";//系統(tǒng)調(diào)用接口write://第三個參數(shù)是你期待寫入的字節(jié)數(shù),返回值是實際上寫入成功的字節(jié)數(shù)//我們寫入字符串不寫入\0，因為這是僅僅只是C語言層面對字符串的標記而已ssize_t w_size = write(fd,buffer,strlen(buffer));//檢查寫入if(w_size<0){perror("write");return 2;}printf("We Write File Success:%s",buffer);//關閉文件close(fd);
3.3 read接口
系統(tǒng)調(diào)用read，它的作用就是對特定文件進行讀取操作，int fd表征你在具體往哪個文件讀，buf表示的是你要接收讀取內(nèi)容的緩沖區(qū)，size_t count是你期待讀取的字節(jié)數(shù)量。返回值ssize_t是你實際向文件讀取到的字節(jié)數(shù)目，如果讀取失敗返回-1。（你想讀取到的字節(jié)數(shù)，不一定能讀取這么多，萬一你的傳的count過大了，那實際讀取的數(shù)目就是錯的，真正的讀取到的字節(jié)數(shù)還是看read的返回值）
write要注意的是不要寫入字符串最后的\0這個字節(jié)，read要注意的是，你在讀取的時候，要注意給buffer預留一個字節(jié)，自己主動填寫\0，所以我們期待讀取的count字節(jié)數(shù)，不要寫成sizeof(buffer)，而是要寫sizeof(buffer)-1。
//1.打開/創(chuàng)建文件int fd = open("./diary3.txt",O_RDONLY);//檢查是否打開成功if(fd<0){ perror("open"); return 1; } //2.對文件進行讀取 char buffer[128] ;memset(buffer,0,sizeof(buffer));//系統(tǒng)調(diào)用接口read://第三個參數(shù)是你期待讀到的字節(jié)數(shù),返回值是實際上讀取成功的字節(jié)數(shù)ssize_t r_size = read(fd,buffer,sizeof(buffer)-1);//檢查寫入 if(r_size<0){perror("read"); return 2; } //[0,r_size-1]是讀取到的字節(jié)數(shù)據(jù)buffer[r_size] = '\0';printf("We Read File Success:%s\n",buffer);//關閉文件close(fd);
3.4 write追加
//1.打開/創(chuàng)建文件//ERROR:int fd = open("./diary3.txt",O_APPEND); 要追加首先要有WR寫權限int fd = open("./diary3.txt",O_WRONLY | O_APPEND);我們只要在打開open這個文件的時候，在O_WRONLY的基礎上，再或上一個O_APPEND標志即可。然后就用相應的write寫入系統(tǒng)調(diào)用，就是在文件尾進行寫入，即追加。