嵌入式Linux學習筆記第三天

          ——檔案程式設計

                 嵌入式Linux檔案程式設計有兩種方式：系統呼叫和庫函式。常用的檔案操作函式有，open、read、write、lseek。通常來說，當一個程序執行時，都會自動開啟三個檔案：標準輸入（鍵盤）、標準輸出（螢幕）、標準出錯處理（螢幕）。這三個檔案對應的檔案描述符分別為0、1、2.（對應的巨集為STDIN_FILENO、STDOUT_FILENO、STDERR_FILENO）。

一：系統呼叫：

        所謂的系統呼叫其實就是作業系統提供給使用者程式呼叫的一組“特殊的介面”，使用者程式可以通過這個特殊的介面獲得作業系統核心提供的服務。那麼，為啥作業系統不直接讓使用者直接訪問核心，還搞出個“特殊的介面”，Linux操作在安全方面考慮的比較周到，為了更好的保護核心空間，將程式執行空間分為使用者空間（0-3G）和核心空間（3G-4G），它們分別執行在不同的等級上，在邏輯上是相互分離的。通常情況系，使用者程序在通常情況下不允許訪問核心資料，也就不能訪問核心函式，它們只能操作使用者資料，呼叫使用者函式。下面介紹幾個常用的函式。Creat() , open(), close(),read(), write(), lseek().

        1：建立檔案：int creat(const char *filename, mode_t mode)

        所需標頭檔案：#include<sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

                 Filename為建立檔案的檔名（包含路徑，預設是預設為當前路徑），

                 Mode為建立的檔案屬性，S_IRUSR 可讀

                                                                            S_IWUSR  可寫

                                                                            S_IXUSR  可執行

                                                                            S_IRWXU  可讀可寫可執行

       或者是用數字表示，0無任何許可權，1可執行，2可寫，4可讀，6可讀可寫；

要建立一個使用者可讀、可寫、可執行，但是組沒有許可權，其他人可以讀、可以執行的檔案，並設定使用者ID位。那麼，我們應該使用的模式是1(設定使用者ID)、0(不設定組ID)、7(1+2+4，讀、寫、執行)、0(沒有許可權)、5(1+4，讀、執行)即10705：

參考程式：

#include <stdio.h>

                   #include <stblib.h>

#include <sys/types.h>

                   #include <sys/stat.h>

          #include <fcntl.h>

              viod creat_file(char *filename) {

                             /*建立的檔案具有什麼樣的屬性？*/

                                  if(creat(filename,0755)<0){

printf(“creat file %sfailure!\n”,filename);

exit(EXIT_FAILURE);

} else {

printf(“creat file %ssuccess!\n”,filename);

                                          }

} 

int main(int argc,char *argv[]) {

int i;

if(argc<2){

perror("you haven'tinput the filename,please try again!\n");

exit(EXIT_FAILURE);

                              }

                                          for(i=1;i<argc;i++){

create_file(argv[i]);

}

exit(EXIT_SUCCESS);

}

        2：開啟檔案：int open(const char*pathname, flags, mode _t mode)

        所需標頭檔案：#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

pathname：被開啟檔名（可包括路徑名,預設時為當前目錄）
flags：檔案開啟的方式，引數可以通過“|”組合構成，但前3個引數不能互相重合。
    O_REONLY：只讀方式開啟檔案
    O_WRONLY：可寫方式開啟檔案
   O_RDWR：讀寫方式開啟檔案
    O_CREAT：如果檔案不存在時就建立一個新檔案，並用第三個引數為其設定許可權。
    O_EXCL：如果使用O_CREAT時檔案存在，則可返回錯誤資訊。這一引數可測試檔案是否存在。
    O_NOCTTY：使用本引數時，如檔案為終端，那麼終端不可以作為呼叫open（）系統呼叫的那個程序的控制終端。
    O_TRUNC：如檔案已經存在，並且以只讀或只寫成功開啟，那麼會先全部刪除檔案中原因資料。
    O+APPEND：以新增方式開啟檔案，在開啟檔案的同時，檔案指標指向檔案末尾。
    mode _t mode：被開啟檔案的存取許可權，為8進製表示法（呼叫O_CREAT才需要）。
函式返回值：成功：返回檔案描述符

失敗：-1

3：關閉檔案：int close(int fd)

所需標頭檔案：#include<unistd.h>

                 fd 為檔案描述符，

                 函式返回值：    成功:0      

出錯：-1

         例程：#include<stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

int main(int argc ,char *argv[]){

                               int fd;

                    if(argc<2){

                puts("please inputthe open file pathname!\n");

                            exit(1);

                               }

//如果flag引數裡有O_CREAT表示,該檔案如果不存在,系統則會建立該檔案,該檔案的許可權由第三個引數決定,此處為0755

//如果flah引數裡沒有O_CREAT引數,則第三個引數不起作用.此時,如果要開啟的檔案不存在,則會報錯.

                 //所以fd=open(argv[1],O_RDWR),僅僅只是開啟指定檔案

                        if((fd=open(argv[1],O_CREAT|O_RDWR,0755))<0){

                             perror("open file failure!\n");

                             exit(1);

                         }else{

                           printf("open file %d  success!\n",fd);

                      }

                       close(fd);

                     exit(0);

}

4：讀取檔案 int read(int fd, void *buf,size_t length)

所需標頭檔案：#include<unistd.h>
函式傳入值
fd:檔案描述符
buf：指定儲存器讀出資料的緩衝區
size_t length：指定讀出的位元組數
函式返回值：成功：讀出的位元組數0：已到達檔案尾 -1：出錯
在讀普通檔案時，若讀到要求的位元組數之前已達到檔案的尾部，則返回位元組數會小於希望讀出的位元組數。

5：寫入檔案：int write(int fd,void*buf,size_t length)
所需標頭檔案：#include<unistd.h>
函式傳入值：
fd:檔案描述符
Buf：指定儲存器寫入資料的緩衝區

length：指定讀出的位元組數
函式返回值：成功：已寫的位元組數-1：出錯

6:、偏移函式：int lseek(int fd,off_t offset,int whence)
所需標頭檔案：#include<unistd.h>
           #include<sys/types.h>
函式傳入值：
fd:檔案描述符
Offset：偏移量，每一讀寫操作所需要移動的距離，單位是位元組的數量，可正可負（向前移，向後移）
Whence：當前位置的基點：
    SEEK_SET：當前位置為檔案開頭，新位置為偏移量的大小
   SEEK_CUR：當前位置為檔案指標位置，新位置為當前位置加上偏移量
    SEEK_END：當前位置為檔案的結尾，新位置為檔案的大小加上偏移量大小

         返回值：      成功：檔案相對開頭的當前位移

                                          出錯：-1

二：庫函式程式設計

                   C庫函式的檔案操作實際上是獨立於具體的作業系統平臺的，不管是在DOS、

Windows、Linux還是在VxWorks中都是這些函式：

     1：建立和開啟： FILE *fopen(const char *filename,const char *mode)

             所需標頭檔案：#include<stdio.h>

             函式傳入值：

             Filename：開啟的檔名（包含路徑，預設時為當前路徑）。

             Mode:開啟模式，C語言中支援的開啟模式如下表

             其中b用於區分二進位制檔案和文字檔案，這一點在DOS、Windows系統中是有區分的，但Linux不區分二進位制檔案和文字檔案。

             返回值：        成功：指向file的指標

                                      失敗：NULL

2：關閉檔案：int fclose(FILE *stream)

需標頭檔案	#include<stdio.h> Stream:已開啟的檔案指標。
函式說明	fclose()用來關閉先前fopen()開啟的檔案。此動作會讓緩衝區內的資料寫入檔案中，並釋放系統所提供的檔案資源。
返回值	成功：返回0， 錯誤：返回EOF並把錯誤程式碼存到errno。

             例程：    #include<stdio.h>

                              int main()

                              {

                                      FILE *fp;

                                      fp = fopen(“HELLO.c”,”a++”);

                                      if(fp == NULL)  return 0;

                                      fclose(fp);

                              }

        3:讀取檔案：size_t fread(void *ptr,size_t size,size_tn, FILE *stream)

                 所需標頭檔案：#include <stdio.h>

                 函式傳入值：

                                  Ptr：存放讀入資料的快取區

                                  Size_t size :每段讀取的記錄大小

                                  Size_t n:讀取的段數，

                                  Stream：要讀取的檔案流（對應檔案指標）

                         返回值：        成功：返回實際讀取到的n數目

                                                  失敗：EOF

                         例程：

                                  #include<stdio.h>

#define nmemb 3

struct test

{

char name[20];

int size;

}s[nmemb];

main()

{

FILE * stream;

int i;

stream = fopen(“/tmp/fwrite”,”r”);

fread(s,sizeof(struct test),nmemb,stream);

fclose(stream);

for(i=0;i<nmemb;i++)

printf(“name[%d]=%-20s:size[%d]=%d\n”,i,s[i].name,i,s[i].size);

}

執行結果

name[0]=Linux! size[0]=6

name[1]=FreeBSD! size[1]=8

name[2]=Windows2000 size[2]=11

                 4：寫入檔案：size_t fwrite(const void *ptr,size_t size,size_t n, FILE * stream)       

                         所需標頭檔案：#include <stdio.h>

                         函式傳入值：

                                  Ptr：存放讀入資料的快取區

                                  Size_t size :每段讀取的記錄大小

                                  Size_t n:讀取的段數，

                                  Stream：要寫入的檔案流（對應檔案指標）

                         返回值：        成功：返回實際讀取到的n數目

                                                  失敗：EOF

                         例程：

#include<stdio.h>

#define set_s (x,y){strcoy(s[x].name,y);s[x].size=strlen(y);}

#define nmemb 3

struct test

{

char name[20];

int size;

}s[nmemb];

main()

{

FILE * stream;

set_s(0,”Linux!”);

set_s(1,”FreeBSD!”);

set_s(2,”Windows2000.”);

stream=fopen(“/tmp/fwrite”,”w”);

fwrite(s,sizeof(structtest),nmemb,stream);

fclose(stream);

}

                 5：由檔案中讀取一個字元：int getc(FILE * stream);

                         所需標頭檔案：#include <stdio.h>

                         函式傳入值：

                                  Stream：要讀取的檔案流（對應檔案指標）                     

函式說明：fgetc()從引數stream所指的檔案中讀取一個字元。若讀到檔案尾而無資料時便返回EOF。

                         返回值：        成功：讀取到的字元

                                                  失敗：EOF（已到檔案尾）

                         例程：    #include<stdio.h>

main()

{

FILE *fp;

int c;

fp=fopen(“exist”,”r”);

while((c=fgetc(fp))!=EOF)

printf(“%c”,c);

fclose(fp);

}

                 6：由檔案中寫入一個字元：int fputc(int c,FILE * stream)

                         所需標頭檔案：#include <stdio.h>

                         函式傳入值：

                                  Stream：要寫入的檔案流（對應檔案指標）

                         返回值：        成功：寫入的字元

                                                  失敗：EOF

                         例程：#include<stdio.h>

main()

{

FILE * fp;

chara[26]=”abcdefghijklmnopqrstuvwxyz”;

int i;

fp= fopen(“noexist”,”w”);

for(i=0;i<26;i++)

fputc(a[i],fp);

fclose(fp);

}

                 7：移動檔案流的讀寫位置：int fseek(FILE * stream,long offset,intwhence);

                         所需標頭檔案：#include <stdio.h>

                         函式傳入值：

                                  Stream：要移動的檔案流（對應檔案指標）

                                 Offset：移動的相對量

                                 Whence為移動的參考量。為下列其中一種:

SEEK_SET從距檔案開頭offset位移量為新的讀寫位置。SEEK_CUR 以目前的讀寫位置往後增加offset個位移量。

SEEK_END將讀寫位置指向檔案尾後再增加offset個位移量。

當whence值為SEEK_CUR 或SEEK_END時，引數offset允許負值的出現。

下列是較特別的使用方式:

1) 欲將讀寫位置移動到檔案開頭時:fseek(FILE*stream,0,SEEK_SET);

2) 欲將讀寫位置移動到檔案尾時:fseek(FILE *stream,0,0SEEK_END);

                         函式說明：

fseek()用來移動檔案流的讀寫位置。引數stream為已開啟的檔案指標，引數offset為根據引數whence來移動讀寫位置的位移數。

返回值：        成功：0

                                                   失敗：-1

附加說明：fseek()不像lseek()會返回讀寫位置，因此必須使用ftell()來取得目前讀寫的位置。

例程：

#include<stdio.h>

main()

{

FILE * stream;

long offset;

fpos_t pos;

stream=fopen(“/etc/passwd”,”r”);

fseek(stream,5,SEEK_SET);

printf(“offset=%d\n”,ftell(stream));

rewind(stream);

fgetpos(stream,&pos);

printf(“offset=%d\n”,pos);

pos=10;

fsetpos(stream,&pos);

printf(“offset =%d\n”,ftell(stream));

fclose(stream);

}

執行結果

offset = 5

offset =0

offset=10

                 8：格式化輸出資料至檔案：int fprintf(FILE * stream, const char *format,.......);

                         所需標頭檔案：#include <stdio.h>

函式說明

fprintf()會根據引數format字串來轉換並格式化資料，然後將結果輸出到引數stream指定的檔案中，直到出現字串結束('\0')為止。

返回值：        成功：實際輸出的字元數，

失敗：-1，錯誤原因存於errno中。

例程：

#include<stdio.h>

main()

{

int i = 150;

int j = -100;

double k = 3.14159;

fprintf(stdout,”%d %f %x \n”,j,k,i);

fprintf(stdout,”%2d %*d\n”,i,2,i);

}

執行

-100 3.141590 96

150 150

                 9：格式化字串輸入：int fscanf(FILE * stream ,const char*format,....);

                         所需標頭檔案：#include <stdio.h>

函式說明

fscanf()會自引數stream的檔案流中讀取字串，再根據引數format字串來轉換並格式化資料。格式轉換形式請參考scanf()。轉換後的結構存於對應的引數內。

返回值：        成功：引數數目，

失敗：-1，錯誤原因存於errno中。

例程：

#include<stdio.h>

main()

{

int i;

unsigned int j;

char s[5];

fscanf(stdin,”%d%x %5[a-z] %*s %f”,&i,&j,s,s);

printf(“%d %d %s\n”,i,j,s);

}

執行

10 0x1b aaaaaaaaabbbbbbbbbb /*從鍵盤輸入*/

10 27 aaaaa

                 10：取得當前的工作目錄：char * getcwd(char * buf,size_t size)

所需標頭檔案：#include<unistd.h>

函式說明

getcwd()會將當前的工作目錄絕對路徑複製到引數buf所指的記憶體空間，引數size為buf的空間大小。在呼叫此函式時，buf所指的記憶體空間要足夠大，若工作目錄絕對路徑的字串長度超過引數size大小，則回值NULL，errno的值則為ERANGE。倘若引數buf為NULL，getcwd()會依引數size的大小自動配置記憶體(使用malloc())，如果引數size也為0，則getcwd()會依工作目錄絕對路徑的字串程度來決定所配置的記憶體大小，程序可以在使用完此字串後利用free()來釋放此空間。

返回值：成功：將結果複製到引數buf所指的記憶體空間，

或 是返回自動配置的字串指標。

失敗：NULL，錯誤程式碼存於errno。

例程：

#include<unistd.h>

main()

{

char buf[80];

getcwd(buf,sizeof(buf));

printf(“currentworking directory : %s\n”,buf);

}

執行

current workingdirectory :/tmp