用Linux系统调用和C语言库函数 两种方式实现文件拷贝(linux程序的IO操作)

本文的编写主要是在了解，Linux系统调用和C语言库函数的基础上进行的编写代码。

这篇文章将讲解Linux以下的系统调用：open()、read()、write()、close()、lseek()。涉及到的c语言库函数：fopen()、fread()、fwrite()、fclose()、flseek()。

用Linux系统调用和C语言库函数 两种方式实现文件拷贝

采用Linux系统调用实现文件拷贝

　　1.open()

用open函数可以打开或创建一个文件

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

// 返回：若成功为文件描述符，若出错为- 1

pathname 是要打开或创建的文件的名字。oflag参数可用来说明此函数的多个选择项。用下列一个或多个常数进行或运算构成oflag参数(这些常数定义在<fcntl.h>头文件中)：
•O_RDONLY 只读打开。
•O_WRONLY 只写打开。
•O_RDWR   读、写打开。
在这三个常数中应当只指定一个。下列常数则是可选择的：
•O_APPEND       每次写时都加到文件的尾端。
•O_CREAT          若此文件不存在则创建它。使用此选择项时，需同时说明第三个参数mode，用其说明该新文件的存取许可权位。
•O_EXCL            如果同时指定了O_CREAT，而文件已经存在，则出错。这可测试一个文件是否存在，如果不存在则创建此文件成为一个原子操作。
•O_TRUNC         如果此文件存在，而且为只读或只写成功打开，则将其长度截短为0。
•O_NOCTTY       如果pathname指的是终端设备，则不将此设备分配作为此进程的控制终端。
•O_NONBLOCK 如果pathname指的是一个FIFO、一个块特殊文件或一个字符特殊文件，则此选择项为此文件的本次打开操作和后续的I/O操作设置非阻塞方式。
•O_SYNC           使每次write都等到物理I/O操作完成。

　　2.read()

用read函数从打开文件中读数据。

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

//返回：读到的字节数，若已到文件尾为0，若出错为-1

如read成功，则返回读到的字节数。如已到达文件的尾端，则返回0。
有多种情况可使实际读到的字节数少于要求读字节数：
• 读普通文件时，在读到要求字节数之前已到达了文件尾端。例如，若在到达文件尾端之前还有30个字节，而要求读100个字节，则read返回30，下一次再调用read时，它将返回0(文件尾端)。
• 当从终端设备读时，通常一次最多读一行(第11章将介绍如何改变这一点)。
• 当从网络读时，网络中的缓冲机构可能造成返回值小于所要求读的字节数。
• 某些面向记录的设备，例如磁带，一次最多返回一个记录。
读操作从文件的当前位移量处开始，在成功返回之前，该位移量增加实际读得的字节数。

 　　3.write()

用write函数向打开文件写数据

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

//返回：若成功为已写的字节数，若出错为- 1

其返回值通常与参数nbytes的值不同，否则表示出错。write出错的一个常见原因是：磁盘已写满，或者超过了对一个给定进程的文件长度限制。
对于普通文件，写操作从文件的当前位移量处开始。如果在打开该文件时，指定了O_APPEND选择项，则在每次写操作之前，将文件位移量设置在文件的当前结尾处。在一次成功写之后，该文件位移量增加实际写的字节数。

　　4.close()

可用close函数关闭一个打开文件：

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

//返回：若成功为0，若出错为-1

　　5.lseek()

可以调用lseek显式地定位一个打开文件。

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

//返回：若成功为新的文件位移，若出错为- 1

对参数offset的解释与参数whence的值有关。
•若whence是SEEK_SET，则将该文件的位移量设置为距文件开始处offset个字节。
•若whence是SEEK_CUR，则将该文件的位移量设置为其当前值加offset,offset可为正或负。
•若whence是SEEK_END，则将该文件的位移量设置为文件长度加offset,offset可为正或负。

经过上面的简单学习我们可以采用Linux系统调用实现文件拷贝

#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;//目标文件的文件描述符
    off_t file_size=0;
    char buffer[BUFF_SIZE];
    int nread;
    
    //判断参数个数是否正确
    if(argc != 3)
    {
        printf("Usage:%s fromfile tofile
",argv[0]);
        exit(1);
    }
    
    //打开源文件
    if((from_fd=open(argv[1],O_RDONLY))==-1)
    {
        printf("Open %s Erron
",argv[1]);
        exit(1);
    }
    
    //创建目标文件
    if((to_fd=open(argv[2],O_CREAT|O_WRONLY|O_TRUNC,S_IRUSR|S_IWUSR))==-1)
    {
        printf("Open %s Erron
",argv[2]);
        exit(1);
    }
    
     //测得文件的大小
    file_size=lseek(from_fd,0L,SEEK_END);
    lseek(from_fd,0L,SEEK_SET);
    printf("from file size is =%ld
",file_size);
        
    //进行文件拷贝
    while((nread=read(from_fd,buffer,BUFF_SIZE)) > 0)
    {
        if((write(to_fd,buffer,nread)) !=nread)   //将buffer中的数据写到目的文件
            printf("write error");
        bzero(buffer,BUFF_SIZE);
    }
    close(from_fd);
    close(to_fd);    
    exit(0);
    return 0;
}
    

结果可以用diff命令进行文件的比对

 采用C语言库函数实现文件拷贝

　　1.fopen()

fopen库函数类似于底层的open系统调用。它主要用于文件和终端的输入输出。如果你需要对设备进行明确的控制，那最好使用底层系统调用，因为这可以避免用库函数带来的一些潜在问题，如输入/输出缓冲。

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

//返回：若成功则为文件指针，若出错则为 N U L L

(1)fopen打开路径名由pathname指示的一个文件。
(2)type参数指定对该I/O流的读、写方式，ANSIC规定type参数可以有15种不同的值

r 或 r b 　　为读而打开

w 或 w b 　　使文件成为0长，或为写而创建

a 或 a b　　添加；为在文件尾写而打开，或为写而创建

r+  或 r+b 或 rb+　　为读和写而打开

w+ 或 w+b 或 wb+　　使文件为0长，或为读和写而打开

a+  或 a+b 或 ab+　　为在文件尾读和写而打开或创建

　　2.fread()、

fread库函数用于从一个文件流里读取数据。数据从文件流stream读到由ptr指向的数据缓冲区里。fread和 fwrite都是对数据记录进行操作，size参数指定每个数据记录的长度，计数器nitems给出要传输的记录个数。它的返回值是成功读到数据缓冲区里的记录个数(而不是字节数)。当到达文件尾时，它的返回值可能会小于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库函数与fread有相似的接口。它从指定的数据缓冲区里取出数据记录，并把它们写到输出流中。它的返回值是成功写入的记录个数。

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

　　4.fclose()、

fclose库函数关闭指定的文件流stream,使所有尚未写出的数据都写出。因为stdio库会对数据进行缓冲，所以使用fclose是很重要的。如果程序需要确保数据已经全部写出，就应该调用fclose函数。虽然当程序正常结束时，会自动对所有还打开的文件流调用fclose函数，但这样做你就没有机会检查由fclose报告的错误了。

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

　　5.flseek()、

fseek函数是与lseek系统调用对应的文件流函数。它在文件流里为下一次读写操作指定位置。
offset和whence参数的含义和取值与前面的lseek系统调用完全一样。 但lseek返回的是一个off_t数值，而fseek返回的是一一个整数: 0表示成功，-1表示失败并设置errno指出错误。

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

经过上面的简单学习我们可以采用C语言库函数实现文件拷贝

#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];
    
    //判断参数个数是否正确
    if(argc != 3)
    {
        printf("Usage:%s fromfile tofile
",argv[0]);
        exit(1);
    }
    
    //打开源文件
    if(from_fd=fopen(argv[1],"r")==NULL)
    {
        printf("Open %s Erron
",argv[1]);
        exit(1);
    }
    
    //创建目标文件
    if(to_fd=open(argv[2],"wb+")==NULL)
    {
        printf("Open %s Erron
",argv[2]);
        exit(1);
    }
    
    //测得文件大小
    fseek(from_fd,0,SEEK_END);
    file_size=ftell(from_fd);
    printf("the from file size is %d
",file_size);
    fseek(from_fd,0,SEEK_SET);
    
    //进行文件的拷贝
    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;
}

结果可以用diff命令进行文件的比对

值得注意的是fseek()不像lseek()会返回读写位置, 因此必须使用ftell()来取得目前读写的位置。

本文涉及到的关于函数的解释大部分来自《Linux程序设计》