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linux下的文件IO操作例程

2024-3-31 12:13| 发布者: Espoir| 查看: 38| 评论: 0

类目：  >  知识库     文档编号: 1359

文件IO操作

1. 文件io通用函数

1. 实例

一个通用的 IO 模型通常包括打开文件、读写文件、关闭文件这些基本操作， 主要涉及到 4 个函数： open()、 read()、 write()以及 close()。

首先来看一个简单的应用例子，源码如下：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
​
int main(int argc, char **argv)
{
        int fd;
​
        if(argc != 3)
        {
                printf("Usage: %s <target file> <String>\n", argv[1]);
        }
​
        fd = open(argv[1], O_RDWR | O_CREAT, 0644);
        if(fd < 0)
        {
                printf("open %s failed!\n", argv[1]);
        }
​
        write(fd, argv[2], strlen(argv[2]));
        write(fd, "\r\n", 2);
​
        close(fd);
}

编译：

gcc 00_demo.c -o 00_demo

执行：

$./00_demo test.txt helloworld
$ cat test.txt 
helloworld

2. 文件描述符

调用 open 函数会有一个int 类型的返回值，在 open函数执行成功的情况下，会返回一个非负整数， 该返回值就是一个文件描述符（file descriptor） ，如果返回值是负数，说明打开文件失败。

3. open/close/read/write函数

首先介绍一下man命令，它可以查看命令或者函数的用法及详细介绍，共包含9种类型如下：

1 Executable programs or shell commands // 命令
2 System calls (functions provided by the kernel) // 系统调用，比如 man 2 open
3 Library calls (functions within program libraries) // 函数库调用
4 Special files (usually found in /dev) // 特殊文件, 比如 man 4 tty
5 File formats and conventions eg /etc/passwd // 文件格式和约定, 比如 man 5 passwd
6 Games // 游戏
7 Miscellaneous (including macro packages and conventions), e.g. man(7), groff(7) /
/杂项
8 System administration commands (usually only for root) // 系统管理命令
9 Kernel routines [Non standard] // 内核例程

以open为例，可以查看open的原型和头文件

OPEN(2)                    Linux Programmer's Manual                   OPEN(2)
​
NAME
       open, openat, creat - open and possibly create a file
​
SYNOPSIS
       #include <sys/types.h>
       #include <sys/stat.h>
       #include <fcntl.h>
​
       int open(const char *pathname, int flags);
       int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
​

其他函数的用法也可以使用man查看。

2. 应用操作excel实例

1. 新建文件

新建一个excel表格，并保存为csv格式，为避免由于编码格式导致的问题，文件内容全部使用ascii字符，如下：

使用notepad++查看文件内容如下：

,Chinese,Math,English,Sum,level
Tom,90,80,88,,
Bob,76,89,90,,
Lucy,84,88,74,,

可以看出，表格内容由逗号分隔，上传至Ubuntu，使用hexdump查看，文件内容如下：

2. 应用处理

接下来写一个应用读取源文件数据，处理后写入新的文件。要求如下：

  • 计算出每个人的总分

  • 总分270分以上为A+，总分240-270为A，总分240以下为B

  • 将计算后的数据写入新的表格

1.实现打开和关闭

我们只需要调用open即可实现对源文件的打开和对目标文件的创建。

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
​
int main(int argc, char **argv)
{
        int fd_data, fd_result;
​
        if(argc != 3)
        {
                printf("Usage: %s <data.csv> <result.csv>\n", argv[0]);
                return -1;
        }
​
                fd_data = open(argv[1], O_RDONLY);
        if(fd_data < 0)
        {
                printf("open %s failed!\n", argv[1]);
                perror("open");
                return -1;
        }
        else
        {
                printf("data file fd = %d\n", fd_data);
        }
​
        fd_result = open(argv[2], O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);
        if(fd_result < 0)
        {
                printf("create %s failed!\n", argv[2]);
                perror("create");
                return -1;
        }
        else
        {
                printf("result file fd = %d\n", fd_result);
        }
​
        close(fd_data);
        close(fd_result);
}
​

其中有几个点需要提一下：

  • 源文件以只读方式打开，故open的第二个参数为O_RDONLY

  • 目标文件需要可读可写，如果不存在需要创建

  • 当目标文件存在时，由于有O_TRUNC参数，open函数会舍弃原有内容

2. 实现按行读取

read的返回值分为三种类型：

1、如果读取成功，则返回实际读到的字节数。这里又有两种情况：一是如果在读完count要求字节之前已经到达文件的末尾，那么实际返回的字节数将小于count值，但是仍然大于0；二是在读完count要求字节之前，仍然没有到达文件的末尾，这是实际返回的字节数等于要求的count值。

2、如果读取时已经到达文件的末尾，则返回0。

3、如果出错，则返回－1。

判断是否读完一行可以通过读换行符确定，即'\r'和'\n'

主函数内容如下：

int main(int argc, char **argv)
{
    int fd_data, fd_result;
    int i, len;
    unsigned char data_buf[1000];
    unsigned char c;
​
    if(argc != 3)
    {
        printf("Usage: %s <data.csv> <result.csv>\n", argv[0]);
        return -1;
    }
​
        fd_data = open(argv[1], O_RDONLY);
    if(fd_data < 0)
    {
        printf("open %s failed!\n", argv[1]);
        perror("open");
        return -1;
    }
    else
    {
        printf("data file fd = %d\n", fd_data);
    }
​
    fd_result = open(argv[2], O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);
        if(fd_result < 0)
        {
                printf("create %s failed!\n", argv[2]);
                perror("create");
                return -1;
        }
        else
        {
                printf("result file fd = %d\n", fd_result);
        }
​
    while(1)
    {
        /*read a line*/
        len = read_line(fd_data, data_buf);
        if(len == -1)
        {
            break;
        }
        if(len != 0)
        {
            printf("%s\r\n", data_buf);
        }
    }
    close(fd_data);
    close(fd_result);
}

read_line函数内容如下:

/* return value: n表示读到了一行数据的数据个数
 *              -1表示读到文件尾部或出错
 */
static int read_line(int fd, unsigned char *buf)
{
    unsigned char Char;
    int len;
    int i = 0;
    int err = 0;
    while(1)
    {
        len = read(fd, &Char, 1);
        if(len <= 0)
        {
            err = -1;       
            break;
        }
        else
        {
            if(Char != '\r' && Char != '\n')
            {
                buf[i] = Char;
                i++;
            }
            else
            {
                err = 0;
                break;
            }
        }
    }
​
    buf[i] = '\0';
    if(err && i == 0)
        return -1;
    return i;
}

注意，执行需要两个参数；

taylor@ubuntu:~/tmp$ ./demo2 excel.csv result.csv 
data file fd = 3
result file fd = 4
,Chinese,Math,English,Sum,level
Tom,90,94,92,,
Bob,88,89,81,,
Lucy,69,77,74,,

3. 实现处理数据

其中，主函数只需要在读取到一行时对这一行数据进行处理。

int main(int argc, char **argv)
{
    int fd_data, fd_result;
    int i, len;
    unsigned char data_buf[1000];
    unsigned char result_buf[1000];
    unsigned char c;
​
    if(argc != 3)
    {
        printf("Usage: %s <data.csv> <result.csv>\n", argv[0]);
        return -1;
    }
​
        fd_data = open(argv[1], O_RDONLY);
    if(fd_data < 0)
    {
        printf("open %s failed!\n", argv[1]);
        perror("open");
        return -1;
    }
    else
    {
        printf("data file fd = %d\n", fd_data);
    }
​
    fd_result = open(argv[2], O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);
        if(fd_result < 0)
        {
                printf("create %s failed!\n", argv[2]);
                perror("create");
                return -1;
        }
        else
        {
                printf("result file fd = %d\n", fd_result);
        }
​
    while(1)
    {
        /*read a line*/
        len = read_line(fd_data, data_buf);
        if(len == -1)
        {
            break;
        }
        if(len != 0)
        {
        //  printf("%s\r\n", data_buf);
            process_data(data_buf, result_buf); 
        }
    }
    close(fd_data);
    close(fd_result);
}

对于首行和后面的数据，需要用不同的处理方式，从上述文件可以看出，首行的第一个字符是','对应的ascii码为0x2c，因此可以通过判断该行的第一个字符来确定是否为首行。

如果是首行，不需要进行处理，直接拷贝到目标文件；

如果不是首行，则需要进行数据分割和处理；

static void process_data(unsigned char *data_buf, unsigned char *result_buf)
{
    unsigned char name[100];
    int scores[3];
    int sum;
    int i;
    unsigned char *levels[] = {"A+", "A", "B"};
    int level;
​
    if(data_buf[0] == ',')
    {
        strcpy(result_buf, data_buf);
    }
    else
    {
        sscanf(data_buf, "%[^,],%d,%d,%d", name, &scores[0], &scores[1], &scores[2]);
#if 0
        printf("%s\n", name);
        for(i = 0; i < sizeof(scores) / sizeof(scores[0]); i++)
            printf("%d\n", scores[i]);
#endif
        sum = scores[0] + scores[1] + scores[2];
        if(sum >= 270)
            level = 0;
        else if(sum >= 270)
            level = 1;
        else
            level = 2;
        sprintf(result_buf, "%s,%d,%d,%d,%d,%s", name, scores[0], scores[1], scores[2], sum, levels[level]);
    }
    printf("result: %s\n", result_buf);
}

编译执行：

taylor@ubuntu:~/tmp$ ./demo3 excel.csv result.csv 
data file fd = 3
result file fd = 4
result: ,Chinese,Math,English,Sum,level
result: Tom,90,94,92,276,A+
result: Bob,88,89,81,258,B
result: Lucy,69,77,74,220,B

4. 写入目标文件

直接在主函数当中调用write写入目标文件即可，因代码简单，不再单独介绍，后面附上完整源码。

write(fd_result, result_buf, strlen(result_buf));
write(fd_result, "\r\n", 2);

编译执行后，目标文件内容如下：

taylor@ubuntu:~/tmp$ cat result.csv 
,Chinese,Math,English,Sum,level
Tom,90,94,92,276,A+
Bob,88,89,81,258,B
Lucy,69,77,74,220,B

使用excel打开：

完整例程源码如下：

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
​
static int read_line(int fd, unsigned char *buf)
{
    unsigned char Char;
    int len;
    int i = 0;
    int err = 0;
    while(1)
    {
        len = read(fd, &Char, 1);
        if(len <= 0)
        {
            err = -1;       
            break;
        }
        else
        {
            if(Char != '\r' && Char != '\n')
            {
                buf[i] = Char;
                i++;
            }
            else
            {
                err = 0;
                break;
            }
        }
    }
​
    buf[i] = '\0';
    if(err && i == 0)
        return -1;
    return i;
}
​
static void process_data(unsigned char *data_buf, unsigned char *result_buf)
{
    unsigned char name[100];
    int scores[3];
    int sum;
    int i;
    unsigned char *levels[] = {"A+", "A", "B"};
    int level;
​
    if(data_buf[0] == ',')
    {
        strcpy(result_buf, data_buf);
    }
    else
    {
        sscanf(data_buf, "%[^,],%d,%d,%d", name, &scores[0], &scores[1], &scores[2]);
#if 0
        printf("%s\n", name);
        for(i = 0; i < sizeof(scores) / sizeof(scores[0]); i++)
            printf("%d\n", scores[i]);
#endif
        sum = scores[0] + scores[1] + scores[2];
        if(sum >= 270)
            level = 0;
        else if(sum >= 270)
            level = 1;
        else
            level = 2;
        sprintf(result_buf, "%s,%d,%d,%d,%d,%s", name, scores[0], scores[1], scores[2], sum, levels[level]);
    }
//  printf("result: %s\n", result_buf);
}
​
int main(int argc, char **argv)
{
    int fd_data, fd_result;
    int i, len;
    unsigned char data_buf[1000];
    unsigned char result_buf[1000];
    unsigned char c;
​
    if(argc != 3)
    {
        printf("Usage: %s <data.csv> <result.csv>\n", argv[0]);
        return -1;
    }
​
        fd_data = open(argv[1], O_RDONLY);
    if(fd_data < 0)
    {
        printf("open %s failed!\n", argv[1]);
        perror("open");
        return -1;
    }
    else
    {
        printf("data file fd = %d\n", fd_data);
    }
​
    fd_result = open(argv[2], O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);
        if(fd_result < 0)
        {
                printf("create %s failed!\n", argv[2]);
                perror("create");
                return -1;
        }
        else
        {
                printf("result file fd = %d\n", fd_result);
        }
​
    while(1)
    {
        /*read a line*/
        len = read_line(fd_data, data_buf);
        if(len == -1)
        {
            break;
        }
        if(len != 0)
        {
        //  printf("%s\r\n", data_buf);
            process_data(data_buf, result_buf); 
            write(fd_result, result_buf, strlen(result_buf));
            write(fd_result, "\r\n", 2);
        }
    }
    close(fd_data);
    close(fd_result);
}


已解决
未解决
只是看看
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