Linux（C/C++）下的文件操作open、fopen与freopen

Linux（C/C++）下的文件操作open、fopen与freopen

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终于还是要调用底层的系统调用open。
所以在linux下假设须要对设备进行明白的控制。那最好使用底层系统调用（open），

open相应的文件操作有：close, read, write,ioctl 等。
fopen 相应的文件操作有：fclose, fread, fwrite, freopen, fseek, ftell, rewind等。
freopen用于重定向输入输出流的函数,该函数能够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。具体见第3部分。

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open和fopen的差别：
1,fread是带缓冲的,read不带缓冲.  
2,fopen是标准c里定义的,open是POSIX中定义的.  
3,fread能够读一个结构.read在linux/unix中读二进制与普通文件没有差别.  
4,fopen不能指定要创建文件的权限.open能够指定权限.  
5,fopen返回文件指针,open返回文件描写叙述符(整数).  
6,linux/unix中不论什么设备都是文件,都能够用open,read.

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1、open系统调用（linux）
须要包括头文件：#include<sys/types.h>
                            #include<sys/stat.h>
                            #include<fcntl.h> 

函数原型：int open( const char * pathname, int oflags);
                  int open( const char * pathname,int oflags, mode_t mode);
          
mode仅当创建新文件时才使用。用于指定文件的訪问权限。

pathname 是待打开/创建文件的路径名。

oflags用于指定文件的打开/创建模式，这个參数可由下面常量（定义于 fcntl.h）通过逻辑或构成。
   O_RDONLY       仅仅读模式 
   O_WRONLY      仅仅写模式 
   O_RDWR          读写模式
以上三者是相互排斥的，即不能够同一时候使用。

打开/创建文件时。至少得使用上述三个常量中的一个。

下面常量是选用的：
   O_APPEND         每次写操作都写入文件的末尾 
   O_CREAT            假设指定文件不存在，则创建这个文件 
   O_EXCL               假设要创建的文件已存在，则返回 -1，而且改动 errno 的值
   O_TRUNC           假设文件存在，而且以仅仅写/读写方式打开，则清空文件所有内容 
   O_NOCTTY         假设路径名指向终端设备，不要把这个设备用作控制终端。
   O_NONBLOCK   假设路径名指向 FIFO/块文件/字符文件，则把文件的打开和后继 I/O设置为非堵塞模式（nonblocking mode）。

//下面用于同步输入输出
   O_DSYNC          等待物理 I/O 结束后再 write。在不影响读取新写入的数据的前提下，不等待文件属性更新。 
   O_RSYNC          read 等待全部写入同一区域的写操作完毕后再进行
   O_SYNC            等待物理 I/O 结束后再 write，包含更新文件属性的 I/O

当你使用带有O_CREAT标志的open调用来创建文件时，你必须使用有3个參数格式的open调用。

第三个參数mode是几个标志按位或后得到的，
这些标志在头文件sys/stat.h中定义。例如以下所看到的：
  S_IRUSR:    读权限，文件属主
  S_IWUSR:   写权限，文件属主
  S_IXUSR:    运行权限，文件属主
  S_IRGRP:    读权限，文件所属组
  S_IWGRP:   写权限，文件所属组
  S_IXGRP:    运行权限。文件所属组
  S_IROTH:   读权限，其他用户
  S_IWOTH:  写权限，其他用户
  S_IXOTH:   运行权限。其他用户

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

错误代码：（均已E开头，将其去掉就是有关于错误的方面的单词或单词的缩写）
  EEXIST 參数pathname 所指的文件已存在，却使用了O_CREAT和O_EXCL旗标。
  EACCESS 參数pathname所指的文件不符合所要求測试的权限。

  EROFS 欲測试写入权限的文件存在于仅仅读文件系统内。

  EFAULT 參数pathname指针超出可存取内存空间。

  EINVAL 參数mode 不对。
  ENAMETOOLONG 參数pathname太长。

  ENOTDIR 參数pathname不是文件夹。
  ENOMEM 核心内存不足。

  ELOOP 參数pathname有过多符号连接问题。

  EIO I/O 存取错误。

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ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
參数：   
fd：要进行写操作的文件描写叙述词。
buf：须要输出的缓冲区
count：最大输出字节计数  

返回值：成功返回写入的字节数，出错返回-1并设置errno
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ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);  
參数：      
buf：须要读取的缓冲区
count：最大读取字节计数            

返回值：成功返回读取的字节数，出错返回-1并设置errno，假设在调read之前已到达文件末尾。则这次read返回0 。  

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2、fopen库函数
头文件：<stdio.h>
函数原型：FILE * fopen(const char * path, const char * mode);
path字符串包括欲打开的文件路径及文件名称，參数mode字符串则代表着流形态。

mode有下列几种形态字符串:
"r"或"rb"        以仅仅读方式打开文件，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）
返回值：文件顺利打开后，指向该流的文件指针就会被返回。假设文件打开失败则返回NULL。并把错误代码存在errno 中。

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fread是一个函数。从一个文件流中读数据，最多读取count个元素，每一个元素size字节，假设调用成功返回实际读取到的元素个数。假设不成功或读到文件末尾返回 0。
函数原型：size_t fread ( void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream) ;
參 数：
buffer：用于接收数据的内存地址
size：要读写的字节数。单位是字节
count：要进行读写多少个size字节的数据项,每一个元素是size字节.
stream：输入流
返回值：实际读取的元素个数.假设返回值与count不同样,则可能文件结尾或错误发生，从ferror和feof获取错误信息或检測是否到达文件结尾.
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fwrite：向文件写入一个数据块
函数原型：size_t fwrite(const void* buffer, size_t size, size_t count, FILE* stream);
參数：
buffer：是一个指针，对fwrite来说。是要获取数据的地址。
size：要写入内容的单字节数。
count:要进行写入size字节的数据项的个数；
stream:目标文件指针；
返回值：返回实际写入的数据块数目
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fflush：把文件流里的全部为写出数据立马写出。

函数原型：int fflush(FILE *stream);
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fseek：是lseek系统调用相应的文件流函数。它在文件流里为下一次读写操作指定位置。
函数原型：int fseek(FILE *stream, long offset, int fromwhere);
參数stream为文件指针
參数offset为偏移量，正数表示正向偏移。负数表示负向偏移
參数fromwhere设定从文件的哪里開始偏移,可能取值为：SEEK_CUR、 SEEK_END 或 SEEK_SET
SEEK_SET： 文件开头
SEEK_CUR： 当前位置
SEEK_END： 文件结尾
当中SEEK_SET,SEEK_CUR和SEEK_END依次为0，1和2.
返回值：假设运行成功，stream将指向以fromwhere为基准，偏移offset（指针偏移量）个字节的位置。函数返回0。假设运行失败(比方offset超过文件自身大小)，则不改变stream指向的位置。函数返回一个非0值。

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下面为linux下一个打开文件并显示文件内容的程序：

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


char * FILE_NAME = "/home/hzg/uart/download.bin";   
unsigned char file_buffer[20];


int main()
{
    FILE * file_fd;
    int read_len, i;

    file_fd = fopen(FILE_NAME,"rb");
    if(file_fd == NULL)
    {
       perror("errno");
    }
    else 
    {
       printf("File Open successed!\n");
    }

    while(1)
    {
       read_len = fread(file_buffer, 1, 16, file_fd);
       
       if(read_len == -1)
       {
           printf("File read error!\n");
           perror("errno");
           exit(0);
       }
       else if(read_len == 0)
       {
           printf("File read Over!\n");
           break;
       }
       else 
       {
           printf("Read %d Byte From download.bin: ",read_len);
           for(i = 0; i < read_len; i++)
           {
                printf(" %02x",file_buffer[i]);
           }
           printf("\n");
       }
    
       usleep(20000);
    }

    fclose(file_fd);
    return 0;
}