open与fopen的区别

傷城~ 2023-07-06 04:57 112阅读 0赞

## 1.先讲文件描述符 ##

当一个可执行程序运行以后，就变成进程，操作系统会为每个进程分配一定的虚拟内存空间，32位操作系统就分配4G。虚拟内存空间结构如下图所示：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTkwMDk0_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

1G是内核空间使用，剩余3G为用户空间，虚拟内存就是当物理内存（如内存条）不够时，从磁盘上分配一块空间。为什么要虚拟空间了？因为物理内存一般都很小，当有多进程要执行时，物理内存很快就分配完了，剩余的进程只有等待前面的进程完成以后才能运行，效率很低。使用虚拟内存能够更高效的分配物理内存。

在内核区的进程管理中，有一个文件描述符表。一个进程有一个进程描述符表，最多可以存储1024个文件描述符，每打开一个文件就占用一个文件描述符。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTkwMDk0_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

前三个文件描述符被stdin,stdout,stderr占用。

## 2.正式讲open与fopen ##

open为系统函数，fopen为标准c库函数。使用系统函数open返回的是文件描述符，使用c的标准库函数fopen,返回的是文件指针。通过文件描述符才能找到文件在磁盘中对应的位置。

常用的系统函数有：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTkwMDk0_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTkwMDk0_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

对于标准c库函数：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTkwMDk0_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

返回的是文件指针，其中封装了文件描述符以及缓冲区（在物理内存上）。数据时先写到缓冲区，再写到磁盘。磁盘是机械设备，读写为毫秒级别，而物理内存时电子设备，读写速度为纳米级别。如果对机械硬盘一个一个字符进行读写，速度较慢，可以先都存入缓冲，然后再一起写入到磁盘，能够节省时间，提高执行效率。

## 3. C函数与系统函数的关系 ##

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTkwMDk0_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTkwMDk0_size_16_color_FFFFFF_t_70 6][]

通过上面两张图可以发现，标准c库函数先将数据存入buffer中，然后再调用系统函数对磁盘进行读写操作，标准c库函数不能直接对磁盘进行读写。

##    4.打开文件open()函数的使用详解 ##

头文件：\#include <sys/types.h>    \#include <sys/stat.h>    \#include <fcntl.h>

定义函数：  
    int open(const char \* pathname, int flags);  
    int open(const char \* pathname, int flags, mode\_t mode);

函数说明：

参数 pathname 指向欲打开的文件路径字符串. 下列是参数flags 所能使用的旗标:  
O\_RDONLY 以只读方式打开文件  
O\_WRONLY 以只写方式打开文件  
O\_RDWR 以可读写方式打开文件. 上述三种旗标是互斥的, 也就是不可同时使用, 但可与下列的旗标利用OR(|)运算符组合.  
O\_CREAT 若欲打开的文件不存在则自动建立该文件.  
O\_EXCL 如果O\_CREAT 也被设置, 此指令会去检查文件是否存在. 文件若不存在则建立该文件, 否则将导致打开文件错误. 此外, 若O\_CREAT 与O\_EXCL 同时设置, 并且欲打开的文件为符号连接, 则会打开文件失败.  
O\_NOCTTY 如果欲打开的文件为终端机设备时, 则不会将该终端机当成进程控制终端机.  
O\_TRUNC 若文件存在并且以可写的方式打开时, 此旗标会令文件长度清为0, 而原来存于该文件的资料也会消失.  
O\_APPEND 当读写文件时会从文件尾开始移动, 也就是所写入的数据会以附加的方式加入到文件后面.  
O\_NONBLOCK 以不可阻断的方式打开文件, 也就是无论有无数据读取或等待, 都会立即返回进程之中.  
O\_NDELAY 同O\_NONBLOCK.  
O\_SYNC 以同步的方式打开文件.  
O\_NOFOLLOW 如果参数pathname 所指的文件为一符号连接, 则会令打开文件失败.  
O\_DIRECTORY 如果参数pathname 所指的文件并非为一目录, 则会令打开文件失败。注：此为Linux2. 2 以后特有的旗标, 以避免一些系统安全问题.

参数mode 则有下列数种组合, 只有在建立新文件时才会生效, 此外真正建文件时的权限会受到umask 值所影响, 因此该文件权限应该为 (mode-umaks).  
S\_IRWXU00700 权限, 代表该文件所有者具有可读、可写及可执行的权限.  
S\_IRUSR 或S\_IREAD, 00400 权限, 代表该文件所有者具有可读取的权限.  
S\_IWUSR 或S\_IWRITE, 00200 权限, 代表该文件所有者具有可写入的权限.  
S\_IXUSR 或S\_IEXEC, 00100 权限, 代表该文件所有者具有可执行的权限.  
S\_IRWXG 00070 权限, 代表该文件用户组具有可读、可写及可执行的权限.  
S\_IRGRP 00040 权限, 代表该文件用户组具有可读的权限.  
S\_IWGRP 00020 权限, 代表该文件用户组具有可写入的权限.  
S\_IXGRP 00010 权限, 代表该文件用户组具有可执行的权限.  
S\_IRWXO 00007 权限, 代表其他用户具有可读、可写及可执行的权限.  
S\_IROTH 00004 权限, 代表其他用户具有可读的权限  
S\_IWOTH 00002 权限, 代表其他用户具有可写入的权限.  
S\_IXOTH 00001 权限, 代表其他用户具有可执行的权限.

返回值：若所有欲核查的权限都通过了检查则返回0 值, 表示成功, 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.

附加说明：使用 access()作用户认证方面的判断要特别小心, 例如在access()后再作open()空文件可能会造成系统安全上的问题.

例子：

#include <unistd.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    main()
    {
        int fd, size;
        char s[] = "Linux Programmer!\n", buffer[80];
        fd = open("/tmp/temp", O_WRONLY|O_CREAT);
        write(fd, s, sizeof(s));
        close(fd);
        fd = open("/tmp/temp", O_RDONLY);
        size = read(fd, buffer, sizeof(buffer));
        close(fd);
        printf("%s", buffer);
    }

执行结果：Linux Programmer!

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