Linux C/C++编程：文件操作open/close、fopen与freopen/fclose

小咪咪 2022-12-30 13:38 203阅读 0赞

**open是linux下的底层系统调用函数，fopen与freopen c/c++下的标准I/O库函数，带输入/输出缓冲。**

linxu下的fopen是open的封装函数，fopen最终还是要调用底层的系统调用open。  
所以在linux下如果需要对设备进行明确的控制，那最好使用底层系统调用（open）

*  open对应的文件操作有：close, read, write,ioctl 等。
 *  fopen 对应的文件操作有：fclose, fread, fwrite, freopen, fseek, ftell, rewind等。
 *  freopen用于重定向输入输出流的函数,该函数可以在不改变代码原貌的情况下改变输入输出环境，但使用时应当保证流是可靠的

open和fopen的区别：

*  fread是带缓冲的,read不带缓冲.
 *  fopen是标准c里定义的,open是POSIX中定义的.
 *  fread可以读一个结构.read在linux/unix中读二进制与普通文件没有区别.
 *  fopen不能指定要创建文件的权限.open可以指定权限.
 *  fopen返回文件指针,open返回文件描述符(整数).
 *  linux/unix中任何设备都是文件,都可以用open,read.

# 1、open、close系统调用（linux） #

## 理论 ##

#include <sys/types.h> 
    #include <sys/stat.h> 
    #include <fcntl.h> 	
    /*
    * 返回：若成功则为新文件描述符，若出错为-1
    */
    int open( const char * pathname, int oflags);			
    int open(char *filename, int flags, mode_t mode); 
    						
    
    #include <unistd.h> 
    /*
    * 返回：若成功则为 o, 若出错则为 -1（关闭一个已关闭的描述符会出错）
    */
    int close(int fd);

1、功能：open 函数将 filename 转换为一个文件描述符，并且返回描述符数字。**返回的描述符总是在进程中当前没有打开的最小描述符**。

2、参数：  
**pathname** 是待打开/创建文件的路径名  
**flags** 参数指明了进程打算如何访问这个文件：

• O\_RDONLY: 只读  
• O\_WRONLY: 只写。  
• O\_RDWR: 可读可 写。

以上三者是互斥的，即不可以同时使用。至少得使用上述三个常量中的一个

以读的方式打开一个已存在的文件：
    
    fd = open("foo.txt", O_RDONLY, 0);

flags 参数也可以上面的一个`|` 下面的零个或者多个：  
• O\_CREAT: 如果文件不存 ，就创建它的一个截断的 (truncated) (空）文件  
• O\_TRUNC: 如果文件巳经 在，就截断它  
• O\_APPEND: 在每次 操作前，设置文件位置到文件的结尾处

打开一个已存在文件，并在后面添加一些数据：
    fd = open("foo .txt", O_ ONLYIO_APPEND, 0);

**mode** 参数仅当创建新文件时才使用（而且必须用），用于指定文件的访问权限。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
作为上下文的一部分，每个进程都会有一个umask、它是通过调用`unmask`函数来设置的。

当进程通过带某个 mode 参数的 open 函数调用来创建一个新文件时，文件的访问权  
限位被设置为`mode & ~ umask`

2、返回值：

成功则返回文件描述符，否则返回 -1。 返回文件描述符（整型变量0~255）。由open 返回的文件描述符一定是该进程尚未使用的最小描述符。只要有一个权限被禁止则返回-1。

错误代码：

*  EEXIST 参数pathname 所指的文件已存在，却使用了O\_CREAT和O\_EXCL旗标。
 *  EACCESS 参数pathname所指的文件不符合所要求测试的权限。
 *  EROFS 欲测试写入权限的文件存在于只读文件系统内。
 *  EFAULT 参数pathname指针超出可存取内存空间。
 *  EINVAL 参数mode 不正确。
 *  ENAMETOOLONG 参数pathname太长。
 *  ENOTDIR 参数pathname不是目录。
 *  ENOMEM 核心内存不足。
 *  ELOOP 参数pathname有过多符号连接问题。
 *  EIO I/O 存取错误。

## 实践 ##

#include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <unistd.h>
    #include <stdio.h>
    int main ()
    {
        
        int fd1, fd2;
    
        fd1 = open("a.txt", O_RDONLY, 0);
        printf("fd1 = %d\n", fd1);
        close(fd1);
        fd2 = open("b.txt", O_RDONLY, 0);
        printf("fd2 = %d\n", fd2);
        close(fd2);
        return(0);
    }

现象： 如果文件不存在，返回-1。  
如果文件存在，返回3  
![在这里插入图片描述][20201225175731277.png]

分析： **Linux shell创建的每个进程开始时都有三个打开的文件：标准输入（描述符为 0) 、标准输出（描述符为 1) 和标准错误（描述符为 2)**， open返回的描述符总是在进程中当前没有打开的最小描述符。

# fopen、freopen、fclose库函数 #

## 理论 ##

#include<stdio.h>
    /*
    * 作用： 使用给定的模式 mode 打开 filename 所指向的文件
    * 参数：
    * 	filename -- 这是 C 字符串，包含了要打开的文件名称。
    *   mode -- 这是 C 字符串，包含了文件访问模式
    * 返回值： 该函数返回一个 FILE 指针。否则返回 NULL，且设置全局变量 errno 来标识错误。
    */
    FILE *fopen(const char *filename, const char *mode)
    
    /*
    * 作用：把一个新的文件名 filename 与给定的打开的流 stream 关联，同时关闭流中的旧文件。
    * 参数：
    * 	filename -- 这是 C 字符串，包含了要打开的文件名称。
    *   mode -- 这是 C 字符串，包含了文件访问模式
    *   stream -- 这是指向 FILE 对象的指针（文件指针），该 FILE 对象标识了要被重新打开的流。通常使用标准流文件(stdin/stdout/stderr)
    * 返回值： 如果成功则返回该指向该stream的指针,否则为NULL。
    */
    FILE *freopen(const char *filename, const char *mode, FILE *stream)
    
    /*
    * 作用：  关闭流 stream。刷新所有的缓冲区。
    * 参数：  stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象指定了要被关闭的流。
    * 返回值： 如果流成功关闭，则该方法返回零。如果失败，则返回 EOF
    */
    int fclose(FILE *stream)

mode取值  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

*  “r"或"rb” 以只读方式打开文件，该文件必须存在。
 *  “w"或"wb” 以写方式打开文件，并把文件长度截短为零。
 *  “a"或"ab” 以写方式打开文件，新内容追加在文件尾。
 *  "r+"或"rb+“或"r+b” 以更新方式打开（读和写）
 *  "w+"或"wb+“或"w+b” 以更新方式打开,并把文件长度截短为零。
 *  "a+"或"ab+“或"a+b” 以更新方式打开，新内容追加在文件尾。

字母b表示文件时一个二进制文件而不是文本文件。（linux下不区分二进制文件和文本文件）

## 实践 ##

### freopen使用 ###

#include <stdio.h>
    #include <string.h>
    
    int main ()
    {
        
        FILE *fp;
    
        printf("该文本重定向到 stdout \n");
    
        fp = freopen("file.txt", "w+", stdout); // 关联标准输出 STDOUT 到文件 file.txt
    
        printf("该文本重定向到 file.txt dddddddddddddd\n");
        fclose(fp);
        return(0);
    }

![在这里插入图片描述][20201127161509616.png]

### fclose封装 ###

void Fclose(FILE *fp)
    {
        
        if (fclose(fp) != 0){
        
            printf("fclose error");
            exit(0);
        }
    }

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221120/dd98078d59c2488b98f02722e3869abe.png
[20201225175731277.png]: /images/20221120/b5979c933d374dd384a7aa43eaaffb5e.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201127160650883.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[20201127161509616.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201127161509616.png