Linux（C/C++）下的文件操作open、fopen与freopen via Boblim
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最终还是要调用底层的系统调用open。
所以在linux下如果需要对设备进行明确的控制，那最好使用底层系统调用（open），
open对应的文件操作有：close, read, write,ioctl 等。
fopen 对应的文件操作有：fclose, fread, fwrite, freopen, fseek, ftell, rewind等。
freopen用于重定向输入输出流的函数,该函数可以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。详细见第3部分。
open和fopen的区别：
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可以读一个结构.read在linux/unix中读二进制与普通文件没有区别.
4,fopen不能指定要创建文件的权限.open可以指定权限.
5,fopen返回文件指针,open返回文件描述符(整数).
6,linux/unix中任何设备都是文件,都可以用open,read.
1、open系统调用（linux）
需要包含头文件：#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，用于指定文件的访问权限。
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，这个参数可由以下常量（定义于 fcntl.h）通过逻辑或构成。
O_RDONLY 只读模式
O_WRONLY 只写模式
O_RDWR 读写模式
以上三者是互斥的，即不可以同时使用。
打开/创建文件时，至少得使用上述三个常量中的一个。以下常量是选用的：
O_APPEND 每次写操作都写入文件的末尾
O_CREAT 如果指定文件不存在，则创建这个文件
O_EXCL 如果要创建的文件已存在，则返回 -1，并且修改 errno 的值
O_TRUNC 如果文件存在，并且以只写/读写方式打开，则清空文件全部内容
O_NOCTTY 如果路径名指向终端设备，不要把这个设备用作控制终端。
O_NONBLOCK 如果路径名指向 FIFO/块文件/字符文件，则把文件的打开和后继 I/O设置为非阻塞模式（nonblocking mode）。
//以下用于同步输入输出
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 等待所有写入同一区域的写操作完成后再进行
O_SYNC 等待物理 I/O 结束后再 write，包括更新文件属性的 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个参数格式的open调用。第三个参数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，如下所示：
S_IRUSR: 读权限，文件属主
S_IWUSR: 写权限，文件属主
S_IXUSR: 执行权限，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: 执行权限，文件所属组
S_IROTH: 读权限，其它用户
S_IWOTH: 写权限，其它用户
S_IXOTH: 执行权限，其它用户
返回值：成功则返回文件描述符，否则返回 -1。 返回文件描述符（整型变量0~255）。由open 返回的文件描述符一定是该进程尚未使用的最小描述符。只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 参数pathname 所指的文件已存在，却使用了O_CREAT和O_EXCL旗标。
EACCESS 参数pathname所指的文件不符合所要求测试的权限。
EROFS 欲测试写入权限的文件存在于只读文件系统内。
EFAULT 参数pathname指针超出可存取内存空间。
EINVAL 参数mode 不正确。
ENAMETOOLONG 参数pathname太长。
ENOTDIR 参数pathname不是目录。
ENOMEM 核心内存不足。
ELOOP 参数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);
参数：
fd：要进行写操作的文件描述词。
buf：需要输出的缓冲区
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);
参数：
buf：需要读取的缓冲区
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，如果在调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字符串包含欲打开的文件路径及文件名，参数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" 以只读方式打开文件，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。如果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，每个元素size字节，如果调用成功返回实际读取到的元素个数，如果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) ;
参 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,每个元素是size字节.
stream：输入流
返回值：实际读取的元素个数.如果返回值与count不相同,则可能文件结尾或发生错误，从ferror和feof获取错误信息或检测是否到达文件结尾.
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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);
参数：
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：把文件流里的所有为写出数据立刻写出。
函数原型：int fflush(FILE *stream);
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fseek：是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。
函数原型：int fseek(FILE *stream, long offset, int fromwhere);
参数stream为文件指针
参数offset为偏移量，正数表示正向偏移，负数表示负向偏移
参数fromwhere设定从文件的哪里开始偏移,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
其中SEEK_SET,SEEK_CUR和SEEK_END依次为0，1和2.
返回值：如果执行成功，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。如果执行失败(比如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。
以下为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>
charchar * FILE_NAME = "/home/hzg/uart/download.bin";
unsigned char file_buffer[20];
int main()
{
FILEFILE * 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;
}
3、freopen
函数原型：FILE * freopen ( const char * filename, const char * mode, FILE * stream );
参数：
filename: 要打开的文件名
mode: 文件打开的模式，和fopen中的模式(r/w)相同
stream: 文件指针，通常使用标准流文件(stdin/stdout/stderr)
返回值：如果成功则返回该指向该stream的指针,否则为NULL。
作用：用于重定向输入输出流的函数，将stream中的标准输入、输出、错误或者文件流重定向为filename文件中的内容。linux下需要重定向输出很容易使用 ./程序名 >test （>>test 追加）,windows下的输入输出重定向可以使用freopen。
使用方法: 因为文件指针使用的是标准流文件，因此我们可以不定义文件指针。
我们使用freopen()函数以只读方式r(read)打开输入文件test.in ，freopen("test.in", "r", stdin);
这样程序的输入就会从标准输入流stdin转换到从文件"test.in"中输入
然后使用freopen()函数以写入方式w(write)打开输出文件test.out，freopen("test.out", "w", stdout);
程序的输出就会从原来的标准输出变成写入文件"test.out"中
#define METHOD1
#ifdef METHOD1
//方法1:
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
fflush(stdout);
setvbuf(stdout,NULL,_IONBF,0);
printf("test stdout\n");
int save_fd = dup(STDOUT_FILENO); // 保存标准输出 文件描述符 注:这里一定要用 dup 复制一个文件描述符. 不要用 = 就像是Winodws下的句柄.
int fd = open("test1.txt",(O_RDWR | O_CREAT), 0644);
dup2(fd,STDOUT_FILENO); // 用我们新打开的文件描述符替换掉 标准输出
printf("test file\n");
//再恢复回来标准输出. 两种方式
//方法1 有保存 标准输出的情况
//dup2(save_fd,STDOUT_FILENO);
//方法2 没有保存 标准输出的情况
int ttyfd = open("/dev/tty",(O_RDWR), 0644);
dup2(ttyfd,STDOUT_FILENO);
printf("test tty\n");
fclose(stdout);
}
#else
// 方法2:
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
fflush(stdout);
setvbuf(stdout,NULL,_IONBF,0);
//输出到tty控制台
printf("test stdout\n");
//输出到test1.txt ，每次根据时间 生成文件名20180822.log
//判度该文件是否存在，存在就写文件，不存在就创建，并写文件。 简单的log ok
//freopen实现数据重定向到文件中,
//返回值： 成功，则返回文件指针;失败,返回NULL(可以不使用它的返回值)
//注: 不要使用这类的代码 stdout = fopen("test1.txt","w");
//这样的话输出很诡异的. 最好使用 freopen 这类的函数来替换它.
if(freopen("test1.txt","w",stdout)==NULL)
{
fprintf(stderr, "error redirecting stdout\n");//error
//return
}
printf("test file\n");
//输出到tty控制台
freopen("/dev/tty","w",stdout);
printf("test tty\n");
fclose(stdout);
}
#endif
