当前位置：首页 > news >正文

linux标准IO和文件IO函数

news 2026/8/12 15:19:14

一 .文件IO系列

第一组：文件属性获取（`stat`/`fstat`/`lstat`）

头文件：#include <sys/stat.h>#include <unistd.h>

1.int stat(const char *pathname, struct stat *statbuf);

功能：通过文件路径获取文件属性，会追踪软链接（指向源文件）。
参数：
- pathname：字符串，要查询的文件路径（如"./test.txt"）。
- statbuf：输出型参数，指向struct stat结构体的指针。内核会把文件大小、权限、时间等信息填充到这个结构体中。
返回值：成功返回0，失败返回-1（并设置errno）。

2.int fstat(int fd, struct stat *statbuf);

功能：通过文件描述符获取文件属性（无需路径）。
参数：
- fd：已打开的文件描述符（由open返回）。
- statbuf：同上，输出型参数。
返回值：成功返回0，失败返回-1。

3.int lstat(const char *pathname, struct stat *statbuf);

功能：通过文件路径获取文件属性，不会追踪软链接（查的是链接文件本身，不是它指向的目标）。
参数：同stat。
返回值：成功返回0，失败返回-1。

第二组：目录流操作（`opendir`/`readdir`/`closedir`）

头文件：#include <dirent.h>

4.DIR *opendir(const char *name);

功能：打开一个目录，建立目录流（相当于针对目录的open）。
参数：
- name：目录路径字符串（如"."当前目录，"/home"）。
返回值：成功返回目录流指针DIR*，失败返回NULL（并设置errno）。

5.struct dirent *readdir(DIR *dirp);

功能：从已打开的目录流中，逐条读取下一个目录项（一个文件或子目录）。
参数：
- dirp：由opendir返回的目录流指针。
返回值：成功返回指向struct dirent结构体的指针（该结构体里有文件名d_name），读到末尾或出错时返回NULL（用errno区分是结束还是出错）。
重要细节：每调用一次，自动往后移一个条目。

6.int closedir(DIR *dirp);

功能：关闭目录流，释放相关资源。
参数：dirp：要关闭的目录流指针。
返回值：成功返回0，失败返回-1。

第三组：文件描述符复制（`dup`/`dup2`）

头文件：#include <unistd.h>

7.int dup(int oldfd);

功能：复制一个文件描述符。新描述符指向内核中同一个文件对象（共享偏移量和锁）。
参数：
- oldfd：要被复制的旧文件描述符。
返回值：成功返回新的文件描述符（系统自动分配当前最小的可用数字），失败返回-1。

8.int dup2(int oldfd, int newfd);

功能：复制oldfd，但强制把newfd作为新的副本编号。如果newfd已被打开，内核会先静默关闭它，再让它指向oldfd的文件对象。
参数：
- oldfd：旧文件描述符。
- newfd：你指定的新文件描述符编号（如1）。
返回值：成功返回newfd，失败返回-1。

第四组：文件控制万能锁（`fcntl`）

头文件：#include <fcntl.h>#include <unistd.h>

9.int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */);

功能：对已打开的文件描述符执行各种控制操作（修改标志、复制 fd、加锁等）。这是一个可变参数函数。
参数：
- fd：要操作的文件描述符。
- cmd：操作命令（必填），常见取值：
  - F_GETFL：获取文件状态标志（如是否阻塞）。此时不需要第三个参数。
  - F_SETFL：设置文件状态标志。此时第三个参数arg必须传入新的标志（如O_NONBLOCK）。
  - F_DUPFD：复制 fd，此时第三个参数arg指定新 fd 的最小可用数字（类似dup的加强版）。
  - F_SETLK/F_SETLKW：设置记录锁，此时第三个参数必须是struct flock*指针。
- ...：arg（可选），取决于cmd。
返回值：取决于cmd：
- F_GETFL成功返回标志值（整数）；
- 其他命令成功返回0；
- 统一失败返回-1。

第五组：删除目录项（`unlink`）

头文件：#include <unistd.h>

10.int unlink(const char *pathname);

功能：从文件系统中删除一个名字（目录项）。当文件的硬链接数减为 0 且没有进程打开它时，磁盘空间才会被释放（这是rm命令的底层实现）。
参数：
- pathname：要删除的文件路径字符串。
返回值：成功返回0，失败返回-1。

第六组：检查文件权限（`access`）

头文件：#include <unistd.h>

11.int access(const char *pathname, int mode);

功能：以调用进程的真实用户 ID 和组 ID来检查对文件的访问权限（常用于在真正open前做预判）。
参数：
- pathname：文件路径。
- mode：要检查的权限位（只能传以下宏之一）：
  - F_OK：检查文件是否存在。
  - R_OK：检查是否可读。
  - W_OK：检查是否可写。
  - X_OK：检查是否可执行。
返回值：允许（满足权限）返回0，拒绝（不满足）或出错返回-1。

第七组：截断/扩展文件大小（`truncate`/`ftruncate`）

头文件：#include <unistd.h>#include <sys/types.h>

12.int truncate(const char *path, off_t length);

功能：通过文件路径将文件大小设置为length字节。如果原文件大于length，尾部被丢弃；小于length，文件被扩展（中间会形成“空洞”，不占物理磁盘空间）。
参数：
- path：文件路径字符串。
- length：目标长度（字节数，off_t类型）。
返回值：成功返回0，失败返回-1。

13.int ftruncate(int fd, off_t length);

功能：通过文件描述符将文件大小设置为length字节（功能同truncate，但操作的是已打开的文件）。
注意：该文件必须以可写方式打开（O_WRONLY或O_RDWR）。
参数：
- fd：已打开的文件描述符。
- length：目标长度。
返回值：成功返回0，失败返回-1。

二 . 标准IO系列

第一组：状态判断（`feof`/`ferror`/`clearerr`）

头文件：#include <stdio.h>

1.int feof(FILE *stream);

作用：检查文件流是否到达了文件末尾。
参数：stream—— 文件流指针。
返回值：如果已到达文件末尾，返回非零值（真）；否则返回0（假）。
陷阱：feof不会在刚读完最后一个字符时返回真，而是在你尝试越过末尾再读一次后才会返回真。所以千万不要用它来做循环终止条件（正确姿势是while(fread(...) > 0)，循环结束后再判断feof）。

2.int ferror(FILE *stream);

作用：检查文件流是否发生了 I/O 错误。
参数：stream—— 文件流指针。
返回值：如果发生了错误，返回非零值（真）；否则返回0（假）。
场景：当fread或fgetc返回异常值时，用ferror区分“读到末尾”和“读取出错”。

3.void clearerr(FILE *stream);

作用：清除文件流的文件结束标志（EOF）和错误标志。
参数：stream—— 文件流指针。
返回值：无（void）。
场景：当你处理完一个错误，或者用rewind重置位置后，需要手动清除标志，否则后续的读写操作会被阻塞。

第二组：大文件位置控制（`fgetpos`/`fsetpos`）

头文件：#include <stdio.h>

4.int fgetpos(FILE *stream, fpos_t *pos);

作用：获取当前文件流的位置指示器，存入pos结构体中（支持超大文件 >2GB）。
参数：
- stream：文件流指针。
- pos：输出型参数，指向fpos_t类型变量的指针，用来接收位置值。
返回值：成功返回0，失败返回非零值（并设置errno）。

5.int fsetpos(FILE *stream, const fpos_t *pos);

作用：将文件流的位置指示器设置到pos指定的位置（通常与fgetpos配合使用）。
参数：
- stream：文件流指针。
- pos：输入型参数，指向之前用fgetpos获取的fpos_t值。
返回值：成功返回0，失败返回非零值。
与fseek的区别：fpos_t可以存储复杂的文件状态，在超大文件（>2GB）和特殊文件系统上表现更安全。

第三组：缓冲区强制刷新（`fflush`）

头文件：#include <stdio.h>

6.int fflush(FILE *stream);

作用：强制将用户态缓冲区中未写入的数据刷入内核（调用write）。
参数：
- stream：文件流指针。如果传NULL，则刷新所有已打开的流的输出缓冲区。
返回值：成功返回0，失败返回EOF（并设置errno）。
注意：fflush只保证数据到达内核页缓存，不保证落盘。想落盘需调用fsync(fileno(fp))。

第四组：（`fileno`/`fdopen`）

头文件：#include <stdio.h>(在 Linux 下，fileno和fdopen也依赖<unistd.h>和<fcntl.h>)

7.int fileno(FILE *stream);

作用：从标准I/O流（FILE*）中，掏出底层的文件描述符（fd）。
参数：stream—— 文件流指针。
返回值：成功返回底层的int fd，失败返回-1。
场景：当你用fopen打开了文件，但突然想用fcntl加锁，或者用fsync强制落盘时，必须靠它取出fd。

8.FILE *fdopen(int fd, const char *mode);

作用：将一个已有的文件描述符（fd），包装成一个标准I/O流（FILE*）。
参数：
- fd：已打开的文件描述符（来自open或socket）。
- mode：字符串，和fopen一样（如"r"、"w+"）。必须与fd打开时的模式兼容（比如fd是只读的，就不能传"w"）。
返回值：成功返回FILE*指针，失败返回NULL。
场景：网络编程中，你从socket()拿到了fd，但想用fprintf格式化输出数据，就可以用它包装。

第五组：安全字符串格式化（`snprintf`/`sscanf`）

头文件：#include <stdio.h>

9.int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...);

作用：将格式化数据写入字符串，并保证不超过指定长度，末尾自动添加'\0'（防止缓冲区溢出）。
参数：
- str：目标字符串缓冲区。
- size：缓冲区的最大长度（包含结尾的'\0'）。
- format：格式化字符串（同printf）。
- ...：可变参数列表。
返回值：如果缓冲区足够大，返回本应写入的字符数（不包括结尾的'\0'）；如果返回值>=size，说明数据被截断了。
铁律：永远用snprintf替代不安全的sprintf！

10.int sscanf(const char *str, const char *format, ...);

作用：从字符串str中，按照format格式提取数据，存入后面的变量中。
参数：
- str：源字符串（通常来自fgets读的一行）。
- format：格式字符串（同scanf）。
- ...：目标变量的地址（带&）。
返回值：成功匹配并赋值的参数个数（可用于校验读取是否成功）。如果返回0或EOF，说明格式不匹配。
工程组合：fgets读一行 +sscanf解析 => 最安全的配置文件/CSV 读取方式，避免fscanf直接操作文件流可能导致的卡死或位置错乱。