Linux下C/C++的文件操作open、fopen與freopen

open是linux下的底層系統調用函數，fopen與freopen c/c++下的標準I/O庫函數，帶輸入/輸出緩沖。
linxu下的fopen是open的封裝函數，fopen最終還是要調用底層的系統調用open。
所以在linux下如果需要對設備進行明確的控制，那最好使用底層系統調用（open），

open對應的文件操作有：close, read, write,ioctl 等。
fopen 對應的文件操作有：fclose, fread, fwrite, freopen, fseek, ftell, rewind等。
freopen用于重定向輸入輸出流的函數,該函數可以在不改變代碼原貌的情況下改變輸入輸出環境，但使用時應當保證流是可靠的。詳細見第3部分。

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open和fopen的區別：
1,fread是帶緩沖的,read不帶緩沖.  
2,fopen是標準c里定義的,open是POSIX中定義的.  
3,fread可以讀一個結構.read在linux/unix中讀二進制與普通文件沒有區別.  
4,fopen不能指定要創建文件的權限.open可以指定權限.  
5,fopen返回文件指針,open返回文件描述符(整數).  
6,linux/unix中任何設備都是文件,都可以用open,read.

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1、open系統調用（linux）
需要包含頭文件：#include<sys/types.h>
                            #include<sys/stat.h>
                            #include<fcntl.h> 

函數原型：int open( const char * pathname, int oflags);
                  int open( const char * pathname,int oflags, mode_t mode);
          
mode僅當創建新文件時才使用，用于指定文件的訪問權限。

pathname 是待打開/創建文件的路徑名；

oflags用于指定文件的打開/創建模式，這個參數可由以下常量（定義于 fcntl.h）通過邏輯或構成。
   O_RDONLY       只讀模式 
   O_WRONLY      只寫模式 
   O_RDWR          讀寫模式
以上三者是互斥的，即不可以同時使用。

打開/創建文件時，至少得使用上述三個常量中的一個。以下常量是選用的：
   O_APPEND         每次寫操作都寫入文件的末尾 
   O_CREAT            如果指定文件不存在，則創建這個文件 
   O_EXCL               如果要創建的文件已存在，則返回 -1，并且修改 errno 的值
   O_TRUNC           如果文件存在，并且以只寫/讀寫方式打開，則清空文件全部內容 
   O_NOCTTY         如果路徑名指向終端設備，不要把這個設備用作控制終端。
   O_NONBLOCK   如果路徑名指向 FIFO/塊文件/字符文件，則把文件的打開和后繼 I/O設置為非阻塞模式（nonblocking mode）。
//以下用于同步輸入輸出
   O_DSYNC          等待物理 I/O 結束后再 write。在不影響讀取新寫入的數據的前提下，不等待文件屬性更新。 
   O_RSYNC          read 等待所有寫入同一區域的寫操作完成后再進行
   O_SYNC            等待物理 I/O 結束后再 write，包括更新文件屬性的 I/O

當你使用帶有O_CREAT標志的open調用來創建文件時，你必須使用有3個參數格式的open調用。第三個參數mode是幾個標志按位或后得到的，
這些標志在頭文件sys/stat.h中定義，如下所示：
  S_IRUSR:    讀權限，文件屬主
  S_IWUSR:   寫權限，文件屬主
  S_IXUSR:    執行權限，文件屬主
  S_IRGRP:    讀權限，文件所屬組
  S_IWGRP:   寫權限，文件所屬組
  S_IXGRP:    執行權限，文件所屬組
  S_IROTH:   讀權限，其它用戶
  S_IWOTH:  寫權限，其它用戶
  S_IXOTH:   執行權限，其它用戶

返回值：成功則返回文件描述符，否則返回 -1。  返回文件描述符（整型變量0~255）。由open 返回的文件描述符一定是該進程尚未使用的最小描述符。只要有一個權限被禁止則返回-1。
錯誤代碼：（均已E開頭，將其去掉就是有關于錯誤的方面的單詞或單詞的縮寫）
  EEXIST 參數pathname 所指的文件已存在，卻使用了O_CREAT和O_EXCL旗標。
  EACCESS 參數pathname所指的文件不符合所要求測試的權限。
  EROFS 欲測試寫入權限的文件存在于只讀文件系統內。

  EFAULT 參數pathname指針超出可存取內存空間。

  EINVAL 參數mode 不正確。
  ENAMETOOLONG 參數pathname太長。

  ENOTDIR 參數pathname不是目錄。
  ENOMEM 核心內存不足。
  ELOOP 參數pathname有過多符號連接問題。
  EIO I/O 存取錯誤。

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ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
參數：   
fd：要進行寫操作的文件描述詞。
buf：需要輸出的緩沖區
count：最大輸出字節計數  

返回值：成功返回寫入的字節數，出錯返回-1并設置errno
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ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);  
參數：      
buf：需要讀取的緩沖區
count：最大讀取字節計數            

返回值：成功返回讀取的字節數，出錯返回-1并設置errno，如果在調read之前已到達文件末尾，則這次read返回0 。  

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2、fopen庫函數
頭文件：<stdio.h>
函數原型：FILE * fopen(const char * path, const char * mode);
path字符串包含欲打開的文件路徑及文件名，參數mode字符串則代表著流形態。
mode有下列幾種形態字符串:
"r"或"rb"        以只讀方式打開文件，該文件必須存在。
"w"或"wb"     以寫方式打開文件，并把文件長度截短為零。
"a"或"ab"      以寫方式打開文件，新內容追加在文件尾。
"r+"或"rb+"或"r+b"       以更新方式打開（讀和寫）
"w+"或"wb+"或"w+b"   以更新方式打開,并把文件長度截短為零。
"a+"或"ab+"或"a+b"     以更新方式打開，新內容追加在文件尾。
字母b表示文件時一個二進制文件而不是文本文件。（linux下不區分二進制文件和文本文件）
返回值：文件順利打開后，指向該流的文件指針就會被返回。如果文件打開失敗則返回NULL，并把錯誤代碼存在errno 中。

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fread是一個函數。從一個文件流中讀數據，最多讀取count個元素，每個元素size字節，如果調用成功返回實際讀取到的元素個數，如果不成功或讀到文件末尾返回 0。
函數原型：size_t fread ( void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream) ;
參 數：
buffer：用于接收數據的內存地址
size：要讀寫的字節數，單位是字節
count：要進行讀寫多少個size字節的數據項,每個元素是size字節.
stream：輸入流
返回值：實際讀取的元素個數.如果返回值與count不相同,則可能文件結尾或發生錯誤，從ferror和feof獲取錯誤信息或檢測是否到達文件結尾.
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fwrite：向文件寫入一個數據塊
函數原型：size_t fwrite(const void* buffer, size_t size, size_t count, FILE* stream);
參數：
buffer：是一個指針，對fwrite來說，是要獲取數據的地址；
size：要寫入內容的單字節數；
count:要進行寫入size字節的數據項的個數；
stream:目標文件指針；
返回值：返回實際寫入的數據塊數目
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fflush：把文件流里的所有為寫出數據立刻寫出。
函數原型：int fflush(FILE *stream);
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fseek：是lseek系統調用對應的文件流函數。它在文件流里為下一次讀寫操作指定位置。
函數原型：int fseek(FILE *stream, long offset, int fromwhere);
參數stream為文件指針
參數offset為偏移量，正數表示正向偏移，負數表示負向偏移
參數fromwhere設定從文件的哪里開始偏移,可能取值為：SEEK_CUR、 SEEK_END 或 SEEK_SET
SEEK_SET： 文件開頭
SEEK_CUR： 當前位置
SEEK_END： 文件結尾
其中SEEK_SET,SEEK_CUR和SEEK_END依次為0，1和2.
返回值：如果執行成功，stream將指向以fromwhere為基準，偏移offset（指針偏移量）個字節的位置，函數返回0。如果執行失敗(比如offset超過文件自身大小)，則不改變stream指向的位置，函數返回一個非0值。

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以下為linux下一個打開文件并顯示文件內容的程序：

1. #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
函數原型：FILE * freopen ( const char * filename, const char * mode, FILE * stream );
參數：
filename: 要打開的文件名
mode: 文件打開的模式，和fopen中的模式(r/w)相同
stream: 文件指針，通常使用標準流文件(stdin/stdout/stderr)
返回值：如果成功則返回該指向該stream的指針,否則為NULL。
作用：用于重定向輸入輸出流的函數，將stream中的標準輸入、輸出、錯誤或者文件流重定向為filename文件中的內容。linux下需要重定向輸出很容易使用 ./程序名 >test （>>test 追加）,windows下的輸入輸出重定向可以使用freopen。

使用方法: 因為文件指針使用的是標準流文件，因此我們可以不定義文件指針。

我們使用freopen()函數以只讀方式r(read)打開輸入文件test.in ，freopen("test.in", "r", stdin);

這樣程序的輸入就會從標準輸入流stdin轉換到從文件"test.in"中輸入

然后使用freopen()函數以寫入方式w(write)打開輸出文件test.out，freopen("test.out", "w", stdout);
程序的輸出就會從原來的標準輸出變成寫入文件"test.out"中