20211301 学习笔记2

20211301《Unix/Linux系统编程》学习笔记1

教材笔记总结

学习目标

本章是复习C语言中的文件操作内容，结构化从文本文件操作，二进制文件操作两个大内容考虑，以前可能只关注文本文件的操作，我们以后更多的是操作二进制文件。
文本文件中考虑字符读写，行读写，任意位置读写等
文件操作都有什么？
二进制文件和文本文件如何转换？
数据结构如何读写？

9.1 I/O库函数

了解：系统调用是文件操作的基础，他们只支持数据块的读、写

9.2 I/O库函数与系统调用

I/O库函数：fopen、fread、fwrite、flseek、fclose
系统调用：open、read、write、lseek、close （I/O库函数的根都在对应的系统调用函数中）
区别：
- 系统调用中文件描述符fd是一个整数、io中fp是一个文件流指针
- 系统调用用open打开文件读取，并返回一个整数文件描述符fd，若失败返回-1，io库函数fopen返回一个file结构体指针，若失败，返回NULL
- 系统调用使用while循环读取/写入文件，在每个迭代中，发出read系统调用，将最多4kb的字符读入buff[]，将各字符写到文件描述符中，较为低效。
显示文件内容
复制文件
- fopen使用字符串表示模式，返回一个指向file结构体的指针，fopen发出open系统调用打开文件，获取文件描述符fd，分配FILE结构体、内部缓冲区
- 若fopen调用失败程序终止，在失败时返回一个NULL指针，例如文件不能在指定模式下打开
- while循环复制文件内容，读取BLKSIZE字节，fread和fwrite一般形式是
- 上面程序尝试一次性读写BLKSIZE字节，size*nitems=BLKSIZE，但是size>1可能会在最后一个fread上出现问题，因为剩余字节可能小于size，为了处理尾部，在while循环后弥漫添加以下代码：
- fseek与lseek工作原理相同，将R|W指针定位到总字节位置。
- 用fclose关闭文件

9.3 IO库函数的算法

fread算法：第一次调用read算法，FILE结构体的缓冲区是空的，用保存的文件描述符fd发出一个系统调用，用数据块填充内部的fbuf，然后初始化fbuf的指针、计数器和状态变量。数据复制到缓冲区，满足内部缓冲区的fread调用，若内部缓冲区没有足够数据，则在发出一个read的系统调用来填充
fwirite：与fread相反，数据传输方向相反
fclose：若文件以写的方式被打开，会先关闭文件流的局部缓冲区，然后发出close(fd)系统调用来关闭FILE结构体中的文件描述符，最后释放结构体，并将指针重置为null

9.4 IO库或系统调用的使用

fread依赖read将数据从内核被复制到内部缓冲区，然后从内部缓冲区将数据复制到程序缓冲区，传输了两次数据，而read只传输一次

9.5 IO库模式

fopen中的模式参数可以指定为：r w a（追加），加+若文件不存在则创造文件
字符模式：fgets返回的是整数，返回文件结束符（通常-1），与字符区分开
行模式：从fp中读取最多为1行的字符
格式化IO：
其他函数
限制混合：同时读写，规范要求对每个fread和fwrite之间至少有一个fseek或ftell

其他

文本文件：如果一个文件说是文本文件，使用任何一种文本编辑器打开可以展现出人类可读信息字符，因为编码都符合某种编码方式，如ASCII、UTF8、GB2312等等（在文件头可以读出来是什么编码方式，然后文本编辑器再按照规则去读取翻译成对应的字符，展示给我们的就是可读的了）
二进制文件：如果一个文件说是二进制文件，肯定没有编码方式，使用某些文本编辑器可以打开，展现出来的就是可能一些乱码的字符；也有些可以读取二进制文件的，展示出来就是原始的0101这种二进制了。比如说使用UtralEdit可以显示原始的二进制文件，显示的就是原始16进制。右侧自动选了一种编码方式进行翻译成文本，比如他自动选择的就是GBK，显示出来就是乱码。
转换：使用vim修改

vim -b 文件名
:%!xxd ——转化成16进制
——————————————————————
:%!xxd -r——转回去
:wq

代码实现

文本文件中考虑字符读写，行读写，任意位置读写

读取字符

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file;
    char c;

    // 打开文件
    file = fopen("example.txt", "r");
    if (file == NULL) {
        printf("无法打开文件。\n");
        return 1;
    }

    // 读取并打印文件中的字符
    while ((c = fgetc(file)) != EOF) {
        printf("%c", c);
    }

    // 关闭文件
    fclose(file);

    return 0;
}

会以读写模式打开名为example.txt的文本文件，读取并打印文件中的字符，使用fprintf函数在文件末尾添加了一段新的文本。在使用fopen函数时使用的模式字符串为"r+"，表示以读写模式打开文件。

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file;
    char c;

    // 打开文件以读写模式
    file = fopen("example.txt", "a+");
    if (file == NULL) {
        printf("无法打开文件。\n");
        return 1;
    }

    // 在文件末尾添加一些文本
    fprintf(file, "abc");

    // 关闭文件
    fclose(file);

    return 0;
}

在任意位置读取文件

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE* file = fopen("example.txt", "r"); // 文件名（根据自己的需求修改）
    if(file != NULL) {
        long int position = 5; // 要读取的位置（根据自己的需求修改）
        
        fseek(file, position, SEEK_SET); // 设置文件指针的位置

        int c;
        while((c = fgetc(file)) != EOF) {
            putchar(c); // 打印字符
        }

        fclose(file);
    } else {
        printf("无法打开文件\n");
    }

    return 0;
}

二进制与文本文件间的转换

#include <stdio.h>

void binaryToText(const char* binaryFileName, const char* textFileName) {
   FILE* binaryFile = fopen(binaryFileName, "rb");
   FILE* textFile = fopen(textFileName, "w");

   if (binaryFile != NULL && textFile != NULL) {
       int value;
       while (fread(&value, sizeof(int), 1, binaryFile) == 1) {
           fprintf(textFile, "%d ", value);
       }

       fclose(binaryFile);
       fclose(textFile);
       printf("转换成功: 二进制文件 -> 文本文件\n");
   } else {
       printf("无法打开文件\n");
   }
}

void textToBinary(const char* textFileName, const char* binaryFileName) {
   FILE* textFile = fopen(textFileName, "r");
   FILE* binaryFile = fopen(binaryFileName, "wb");

   if (textFile != NULL && binaryFile != NULL) {
       int value;
       while (fscanf(textFile, "%d", &value) == 1) {
           fwrite(&value, sizeof(int), 1, binaryFile);
       }

       fclose(textFile);
       fclose(binaryFile);
       printf("转换成功: 文本文件 -> 二进制文件\n");
   } else {
       printf("无法打开文件\n");
   }
}

int main() {
   const char* binaryFileName = "binaryfile.bin";
   const char* textFileName = "example.txt";

   // 二进制文件转换为文本文件
   binaryToText(binaryFileName, textFileName);

   // 文本文件转换为二进制文件
   textToBinary(textFileName, binaryFileName);

   return 0;
}