用Linux系統調用和C語言庫函數 兩種方式實現文件拷貝(linux程序的IO操作)

本文的編寫主要是在了解，Linux系統調用和C語言庫函數的基礎上進行的編寫代碼。

這篇文章將講解Linux以下的系統調用：open()、read()、write()、close()、lseek()。涉及到的c語言庫函數：fopen()、fread()、fwrite()、fclose()、flseek()。

用Linux系統調用和C語言庫函數 兩種方式實現文件拷貝

采用Linux系統調用實現文件拷貝

　　1.open()

用open函數可以打開或創建一個文件

#include <sys/types.h> 
#include <sys/stat.h> 
#include <fcntl.h>
int open(const char *pathname , int oflag,.../*, mode_t mode * / ) ;

// 返回：若成功為文件描述符，若出錯為- 1

pathname 是要打開或創建的文件的名字。oflag參數可用來說明此函數的多個選擇項。用下列一個或多個常數進行或運算構成oflag參數(這些常數定義在<fcntl.h>頭文件中)：
•O_RDONLY 只讀打開。
•O_WRONLY 只寫打開。
•O_RDWR   讀、寫打開。
在這三個常數中應當只指定一個。下列常數則是可選擇的：
•O_APPEND       每次寫時都加到文件的尾端。
•O_CREAT          若此文件不存在則創建它。使用此選擇項時，需同時說明第三個參數mode，用其說明該新文件的存取許可權位。
•O_EXCL            如果同時指定了O_CREAT，而文件已經存在，則出錯。這可測試一個文件是否存在，如果不存在則創建此文件成為一個原子操作。
•O_TRUNC         如果此文件存在，而且為只讀或只寫成功打開，則將其長度截短為0。
•O_NOCTTY       如果pathname指的是終端設備，則不將此設備分配作為此進程的控制終端。
•O_NONBLOCK 如果pathname指的是一個FIFO、一個塊特殊文件或一個字符特殊文件，則此選擇項為此文件的本次打開操作和后續的I/O操作設置非阻塞方式。
•O_SYNC           使每次write都等到物理I/O操作完成。

　　2.read()

用read函數從打開文件中讀數據。

#include <unistd.h>
ssize_t read(int filedes, void *buff, size_t nbytes) ;

//返回：讀到的字節數，若已到文件尾為0，若出錯為-1

如read成功，則返回讀到的字節數。如已到達文件的尾端，則返回0。
有多種情況可使實際讀到的字節數少於要求讀字節數：
• 讀普通文件時，在讀到要求字節數之前已到達了文件尾端。例如，若在到達文件尾端之前還有30個字節，而要求讀100個字節，則read返回30，下一次再調用read時，它將返回0(文件尾端)。
• 當從終端設備讀時，通常一次最多讀一行(第11章將介紹如何改變這一點)。
• 當從網絡讀時，網絡中的緩沖機構可能造成返回值小於所要求讀的字節數。
• 某些面向記錄的設備，例如磁帶，一次最多返回一個記錄。
讀操作從文件的當前位移量處開始，在成功返回之前，該位移量增加實際讀得的字節數。

 　　3.write()

用write函數向打開文件寫數據

#include <unistd.h> 
ssize_t write(int f i l e d e s, const void * buff, size_t nbytes) ;

//返回：若成功為已寫的字節數，若出錯為- 1

其返回值通常與參數nbytes的值不同，否則表示出錯。write出錯的一個常見原因是：磁盤已寫滿，或者超過了對一個給定進程的文件長度限制。
對於普通文件，寫操作從文件的當前位移量處開始。如果在打開該文件時，指定了O_APPEND選擇項，則在每次寫操作之前，將文件位移量設置在文件的當前結尾處。在一次成功寫之后，該文件位移量增加實際寫的字節數。

　　4.close()

可用close函數關閉一個打開文件：

#include <unistd.h> 
int close (int filedes)；

//返回：若成功為0，若出錯為-1

　　5.lseek()

可以調用lseek顯式地定位一個打開文件。

#include <sys/types.h> 
#include <unistd.h> 
off_t lseek(int filedes, off_t offset, int whence) ;

//返回：若成功為新的文件位移，若出錯為- 1

對參數offset的解釋與參數whence的值有關。
•若whence是SEEK_SET，則將該文件的位移量設置為距文件開始處offset個字節。
•若whence是SEEK_CUR，則將該文件的位移量設置為其當前值加offset,offset可為正或負。
•若whence是SEEK_END，則將該文件的位移量設置為文件長度加offset,offset可為正或負。

經過上面的簡單學習我們可以采用Linux系統調用實現文件拷貝

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include <string.h>

#define BUFF_SIZE 8192

int main(int argc,char **argv){
    
    int from_fd;//源文件的文件描述符
    int to_fd;//目標文件的文件描述符
    off_t file_size=0;
    char buffer[BUFF_SIZE];
    int nread;
    
    //判斷參數個數是否正確
    if(argc != 3)
    {
        printf("Usage:%s fromfile tofile\n",argv[0]);
        exit(1);
    }
    
    //打開源文件
    if((from_fd=open(argv[1],O_RDONLY))==-1)
    {
        printf("Open %s Erron\n",argv[1]);
        exit(1);
    }
    
    //創建目標文件
    if((to_fd=open(argv[2],O_CREAT|O_WRONLY|O_TRUNC,S_IRUSR|S_IWUSR))==-1)
    {
        printf("Open %s Erron\n",argv[2]);
        exit(1);
    }
    
     //測得文件的大小
    file_size=lseek(from_fd,0L,SEEK_END);
    lseek(from_fd,0L,SEEK_SET);
    printf("from file size is =%ld\n",file_size);
        
    //進行文件拷貝
    while((nread=read(from_fd,buffer,BUFF_SIZE)) > 0)
    {
        if((write(to_fd,buffer,nread)) !=nread)   //將buffer中的數據寫到目的文件
            printf("write error");
        bzero(buffer,BUFF_SIZE);
    }
    close(from_fd);
    close(to_fd);    
    exit(0);
    return 0;
}
    

結果可以用diff命令進行文件的比對

 

 采用C語言庫函數實現文件拷貝

　　1.fopen()

fopen庫函數類似於底層的open系統調用。它主要用於文件和終端的輸入輸出。如果你需要對設備進行明確的控制，那最好使用底層系統調用，因為這可以避免用庫函數帶來的一些潛在問題，如輸入/輸出緩沖。

#include <stdio.h> 
FILE *fopen(const char *pathname, const char * type) ;

//返回：若成功則為文件指針，若出錯則為 N U L L

(1)fopen打開路徑名由pathname指示的一個文件。
(2)type參數指定對該I/O流的讀、寫方式，ANSIC規定type參數可以有15種不同的值

r 或 r b 　　為讀而打開

w 或 w b 　　使文件成為0長，或為寫而創建

a 或 a b　　添加；為在文件尾寫而打開，或為寫而創建

r+  或 r+b 或 rb+　　為讀和寫而打開

w+ 或 w+b 或 wb+　　使文件為0長，或為讀和寫而打開

a+  或 a+b 或 ab+　　為在文件尾讀和寫而打開或創建

　　2.fread()、

fread庫函數用於從一個文件流里讀取數據。數據從文件流stream讀到由ptr指向的數據緩沖區里。fread和 fwrite都是對數據記錄進行操作，size參數指定每個數據記錄的長度，計數器nitems給出要傳輸的記錄個數。它的返回值是成功讀到數據緩沖區里的記錄個數(而不是字節數)。當到達文件尾時，它的返回值可能會小於nitems，甚至可以是零。

#include <stdio.h>
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nitems, FILE * stream) ;

　　3.fwrite()、

fwrite庫函數與fread有相似的接口。它從指定的數據緩沖區里取出數據記錄，並把它們寫到輸出流中。它的返回值是成功寫入的記錄個數。

#include <stdio .h>
size_ t fwrite(const void *ptr, size_ t size, size_t nitems, FILE * stream) ;

　　4.fclose()、

fclose庫函數關閉指定的文件流stream,使所有尚未寫出的數據都寫出。因為stdio庫會對數據進行緩沖，所以使用fclose是很重要的。如果程序需要確保數據已經全部寫出，就應該調用fclose函數。雖然當程序正常結束時，會自動對所有還打開的文件流調用fclose函數，但這樣做你就沒有機會檢查由fclose報告的錯誤了。

#include <stdio.h>
int fclose(FILE * stream) ;

　　5.flseek()、

fseek函數是與lseek系統調用對應的文件流函數。它在文件流里為下一次讀寫操作指定位置。
offset和whence參數的含義和取值與前面的lseek系統調用完全一樣。 但lseek返回的是一個off_t數值，而fseek返回的是一一個整數: 0表示成功，-1表示失敗並設置errno指出錯誤。

#include <stdio.h>
int fseek(FILE *stream, long int offset， int whence) ;

經過上面的簡單學習我們可以采用C語言庫函數實現文件拷貝

#include<stdio.h>
#include <string.h>
#include<stdlib.h>


#define BUFFER_SIZE 1024

int main(int argc,char **argv)
{
    
    FILE *from_fd=NULL;
    FILE *to_fd=NULL;
    int file_size=0;
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    
    //判斷參數個數是否正確
    if(argc != 3)
    {
        printf("Usage:%s fromfile tofile\n",argv[0]);
        exit(1);
    }
    
    //打開源文件
    if(from_fd=fopen(argv[1],"r")==NULL)
    {
        printf("Open %s Erron\n",argv[1]);
        exit(1);
    }
    
    //創建目標文件
    if(to_fd=open(argv[2],"wb+")==NULL)
    {
        printf("Open %s Erron\n",argv[2]);
        exit(1);
    }
    
    //測得文件大小
    fseek(from_fd,0,SEEK_END);
    file_size=ftell(from_fd);
    printf("the from file size is %d\n",file_size);
    fseek(from_fd,0,SEEK_SET);
    
    //進行文件的拷貝
    while(!feof(from_fd))
    {
        fread(buffer,BUFFER_SIZE,1,from_fd);
        if(BUFFER_SIZE>=file_size)
            fwrite(buffer,file_size,1,to_fd);
        else
        {
            fwrite(buffer,BUFFER_SIZE,1,to_fd);
            file_size=file_size-BUFFER_SIZE;
        }
        bzero(buffer,BUFFER_SIZE);    
    }
    fclose(from_fd);
    fclose(to_fd);
    exit(0);
    return 0;
}

結果可以用diff命令進行文件的比對

 

 

值得注意的是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。

 

本文涉及到的關於函數的解釋大部分來自《Linux程序設計》