C中的open(), write(), close(), fopen(), exit(), _exit()
open() 函数
原型
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
-
pathname：要打开的文件的路径。
-
flags：打开文件的模式（如只读、只写等）。常用的标志包括：
- O_RDONLY：只读模式。
- O_WRONLY：只写模式。
- O_RDWR：读写模式。
- O_CREAT：如果文件不存在，则创建新文件。
- O_TRUNC：如果文件已存在并且是以写入模式打开的，则截断文件为零长度。
- O_APPEND：将写入操作附加到文件末尾。
-
mode：文件权限，通常在创建文件时使用。它是一个八进制值（例如 0666），表示文件的读写权限（关于0666的解释请看这篇博客Linux中文件的权限）。
返回值
-
如果成功，返回一个非负整数（文件描述符），可以用来进行后续的读写操作。
-
如果失败，返回 -1，并且可以通过 errno（是一个全局变量，定义在
<errno.h>头文件中，这篇博客有涉及到） 获取错误信息。
错误处理
常见的错误包括：
-
EACCES：权限被拒绝。
-
ENOENT：文件不存在。
-
EEXIST：试图创建一个已存在的文件（当使用 O_CREAT 时）。
举一个例子
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
int main() {
int fd = open("example.txt", O_RDWR, 0666);
if (fd == -1) {
perror("Error opening file");
close(fd);
return 1;
}
// 使用文件描述符 fd 进行读写操作...
close(fd); // 关闭文件
return 0;
}
输出如下：
补充：
-
<fcntl.h>头文件主要包含用于操作文件描述符的函数和宏。 -
<unistd.h>头文件包含与 POSIX 操作系统接口相关的一些函数和常量，主要用于处理系统调用和文件操作 -
<sys/wait.h>头文件包含与进程状态相关的宏和函数，主要用于处理子进程的终止和状态
write()函数
原型
#include <unistd.h>
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
-
fd：要写入的文件描述符，通常是 open() 返回的值。
-
buf：指向要写入的数据的指针。
-
count：要写入的字节数。
返回值
-
如果成功，返回实际写入的字节数。
-
如果失败，返回 -1，并且可以通过 errno 获取错误信息。
错误处理
常见的错误包括：
-
EFAULT：buf 指针无效。
-
EBADF：文件描述符无效。
-
EIO：I/O 错误。
举一个例子
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
int main() {
int fd = open("example.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);
if (fd == -1) {
perror("Error opening file");
close(fd);
return 1;
}
const char *data = "Hello, World!\n";
ssize_t bytes_written = write(fd, data, 14);
if (bytes_written == -1) {
perror("Error writing to file");
close(fd);
return 1;
}
printf("Wrote %zd bytes to file.\n", bytes_written);
close(fd); // 关闭文件
return 0;
}
输出如下：
close()函数
close() 函数用于关闭一个已打开的文件描述符。在 C/C++ 编程中，关闭文件描述符是一个重要的步骤，以确保资源被正确释放。
原型
#include <unistd.h>
int close(int fd);
- fd：要关闭的文件描述符，通常是之前通过
open()、socket()、pipe()等函数获取的值。
返回值
-
如果成功，close() 返回 0。
-
如果失败，返回 -1，并且可以通过 errno 获取错误信息。
工作原理
-
释放资源：关闭文件描述符后，操作系统会释放与该文件描述符相关的所有资源。这包括文件的缓冲区、文件锁和其他相关信息。
-
防止资源泄漏：如果不调用
close()，程序在结束时可能会造成资源泄漏，因为操作系统可能会保留这些资源，直到程序终止。 -
同步数据：在某些情况下，关闭文件描述符会导致缓冲区中的数据被强制写入磁盘。对于写入模式打开的文件，关闭操作可能会确保所有待写入的数据都已被写入。
错误处理
常见的错误包括：
-
EBADF：文件描述符无效或未打开。
-
EIO：发生 I/O 错误。
举一个例子
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
int main() {
int fd = open("example.txt", O_WRONLY | O_CREAT, 0666);
if (fd == -1) {
perror("Error opening file");
return 1;
}
// 执行写操作...
if (close(fd) == -1) {
perror("Error closing file");
return 1;
}
printf("File closed successfully.\n");
return 0;
}
输出如下：
fopen()函数
fopen() 是 C 标准库中的一个函数，用于打开一个文件并返回一个文件指针，以便后续进行读写操作。它通常在 <stdio.h> 头文件中声明。
原型
FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);
-
filename：要打开的文件的名称（字符串）。
-
mode：打开文件的模式，指示将如何访问该文件。常用的模式包括：
-
"r"：只读模式，文件必须存在。
-
"w"：只写模式，若文件存在则清空内容，不存在则创建新文件。
-
"a"：附加模式，数据会被写入到文件末尾。
-
"r+"：读写模式，文件必须存在。
-
"w+"：读写模式，若文件存在则清空内容，不存在则创建新文件。
-
"a+"：附加读写模式，可以读文件内容，写入数据到文件末尾。
-
返回值
-
返回一个指向 FILE 结构的指针，表示打开的文件。
-
如果打开失败，返回 NULL，并且可以通过 errno 获取错误信息。
举一个例子
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("example.txt", "r"); // 尝试以只读模式打开文件
if (file == NULL) {
perror("Error opening file"); // 打印错误信息
fclose(file); // 关闭文件
return 1;
}
// 进行文件操作...
fclose(file); // 关闭文件
return 0;
}
输出如下：
重要注意事项
-
错误检查：在使用
fopen()后，始终检查返回值，以确保文件成功打开。 -
关闭文件：使用
fclose()函数关闭打开的文件，以释放系统资源。
fopen()和open()有什么不同
fopen() 更适合一般的文件处理需求，提供了较高的抽象层次，而 open() 则适合需要低级文件控制的情况。
-
语言和库
fopen()：- 是 C 标准库中的函数，通常用于 C 和 C++ 编程。 - 提供更高层次的文件操作接口。open()：- 是 POSIX 系统调用，主要用于 C 语言（也可用于C++），适用于 UNIX/Linux 系统。 - 提供低级别的文件操作。 -
返回值
fopen()：-
返回一个指向 FILE 结构的指针，用于后续的文件操作。
-
如果打开失败，返回 NULL。
open()：-
返回一个文件描述符（非负整数），用于标识打开的文件。
-
如果打开失败，返回 -1，并且可以通过 errno 检查错误。
-
-
文件模式
fopen()：-
使用字符串来指定打开模式（如 "r"、"w"、"a" 等）。
-
提供更方便的读写功能。
open()：-
使用整数标志来指定打开模式（如 O_RDONLY、O_WRONLY、O_RDWR 等）。
-
适合底层文件操作，允许更多的细粒度控制。
-
-
错误处理
fopen()：- 错误处理通常依赖于返回值（检查指针是否为 NULL）。
open()：- 需要检查返回值并结合 errno 获取具体错误信息。
-
文件操作
fopen()：- 提供了
fread、fwrite、fprintf、fscanf等高级文件操作函数，适合格式化输入输出。
open()：- 主要与
read()、write()、lseek()、close()等系统调用一起使用，适合底层的文件操作。
- 提供了
exit()函数
exit() 函数用于终止当前进程并返回一个状态码。它的声明在 <stdlib.h> 头文件中。
原型
#include <stdlib.h>
void exit(int status);
- status：一个整数值，表示进程的退出状态。通常，返回 0 表示正常终止，非零值表示异常终止或错误状态。
功能
-
清理资源：
exit()会执行所有已注册的清理函数（如通过atexit()注册的函数），并关闭所有打开的文件流。 -
通知父进程：调用
exit()后，父进程可以使用wait()或waitpid()来获取子进程的退出状态。
补充：
exit() 会导致程序终止时，操作系统自动清理资源，包括关闭所有打开的文件描述符。这意味着：
-
当进程通过
exit()终止时，所有与该进程关联的文件描述符会被关闭。 -
不过，推荐在程序中显式地关闭文件描述符，尤其是在长时间运行的程序中，以确保资源被及时释放。
因此，虽然不需要手动关闭文件描述符，但为了良好的编程实践，建议在不再需要时显式关闭它们。
举一个例子
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
// 执行某些操作
if (/* some error condition */) {
fprintf(stderr, "Error occurred\n");
exit(1); // 以非零状态码退出，表示错误
}
printf("Program completed successfully\n");
exit(0); // 以零状态码退出，表示正常完成
}
_exit函数
_exit() 函数是一个系统调用，用于立即终止当前进程。
原型
#include <unistd.h>
void _exit(int status);
- status：一个整数值，表示进程的退出状态。通常，返回 0 表示正常终止，非零值表示异常终止或错误状态
主要特点
-
立即退出：
_exit()会立即终止进程，不执行任何清理操作，如关闭打开的文件流或调用通过atexit()注册的函数。 -
使用场景：
-
通常在子进程中使用，尤其是在调用
fork()后，以避免影响父进程的状态或输出。 -
适合用于需要快速退出的场合，而不需要执行任何清理任务的场景。
-
不刷新的缓冲区：
使用
_exit()时，任何标准输出缓冲区（如printf()的输出）不会被刷新，这意味着未写入的内容可能会丢失。因此，在子进程中使用_exit()可以避免对父进程输出的影响。
举一个例子
输出如下：
exit和_exit有什么不同
_exit() 和 exit() 都是用于终止进程的函数，但是有一些不同。
- 头文件
-
exit()：声明在<stdlib.h>中。 -
_exit()：声明在<unistd.h>中。
- 行为
-
exit()：-
调用
exit()时，会执行以下操作：-
调用已注册的清理函数（如通过
atexit()注册的函数）。 -
刷新并关闭所有打开的标准输出流（如文件流）。
-
返回控制给操作系统，并传递一个状态码。
-
-
-
_exit()：-
调用
_exit()时，直接终止进程，而不执行任何清理操作。这包括：-
不调用已注册的清理函数（如通过
atexit()注册的函数）。 -
不刷新输出缓冲区，直接关闭文件描述符。
-
-
通常用于子进程在调用
fork()后立即退出，以避免影响父进程的输出或状态。
-
- 使用场景
-
exit()：适用于普通程序退出场景，允许程序在退出前进行必要的清理操作（如保存数据、释放资源等）。
-
_exit()：适用于子进程退出时，特别是在调用
fork()后。使用_exit()可以确保不会执行任何可能影响父进程的操作，保持进程状态的独立性。
