「Linux 系统编程」read 和 write 函数基本使用方法

1 read 函数

1.1 read 函数原型

read 函数所需头文件：

#include <unistd.h>

read 函数原型：

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

• fd：文件描述符。由 open 函数返回，代表打开的文件。
• buf：指向缓冲区的指针。用于存储读取的数据。
• count：请求数据的 字节数。

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1.2 read 函数返回值

• 成功：返回 实际读取的字节数（可能小于请求的字节数）

• 到达文件末尾：返回 0

• 失败：返回 -1。此时可通过 perror 函数打印错误信息，或者通过 strerror(errno) 打印 errno 对应的字符串。

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1.3 read 函数使用示例

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    int fd = open("marisa.txt", O_RDONLY);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        return 1;
    }
    
    char buffer[256];
    // 请求字节数为缓冲区大小 - 1 主要是为了安全加上结束字符 \0
    ssize_t bytes_read = read(fd, buffer, sizeof(buffer) - 1);
    
    if (bytes_read == -1) {
        perror("read");
        close(fd);
        return 1;
    }
    
    buffer[bytes_read] = '\0'; // 添加字符串结束符
    printf("Read %zd bytes: %s\n", bytes_read, buffer);
    
    close(fd);

    return 0;
}

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2 write 函数

2.1 write 函数原型

write 函数所需头文件：

#include <unistd.h>

write 函数原型：

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

• fd：文件描述符。由 open 函数返回，代表打开的文件。
• buf：指向要写入的数据的缓冲区的指针。
• count：写入数据的 字节数。

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2.2 write 函数返回值

• 成功：返回 实际写入的字节数（可能小于请求的字节数）

• 失败：返回 -1。此时可通过 perror 函数打印错误信息，或者通过 strerror(errno) 打印 errno 对应的字符串。

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2.3 write 函数使用示例

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    // 以只写方式创建一个新文件，如果文件存在，则先清空
    int fd = open("marisa.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        return 1;
    }
    
    char *str = "This is Scarlet Police.\n";
    ssize_t bytes_written = write(fd, str, strlen(str));
    
    if (bytes_written == -1) {
        perror("write");
        close(fd);
        return 1;
    }
    
    printf("Written %zd bytes\n", bytes_written);
    
    close(fd);
    
    return 0;
}

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3 read 和 write 实现复制文件

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>

#define BUFFER_SIZE 1024

int main(int argc, char *argv){
    if(argc != 3){
        // 参数个数必须是 3 个，程序本身、复制源文件、复制目标文件
        fprintf(stderr, "Usage: ./%s src_file des_file\n", argv[0]);
        return 1;    
    }

    int src_fd = open(argv[1], O_RDONLY);
    if(src_fd == -1){
        perror("open src");
        return 1;
    }

    int des_fd = open(argv[2], O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);
    if(des_fd == -1){
        perror("open des");
        close(src_fd);
        return 1;
    }

    char buffer[BUFFER_SIZE];
    ssize_t bytes_read;
    // 从 src_file 读取数据并写入数据到 des_file
    while((bytes_read = read(src_fd, buffer, BUFFER_SIZE)) > 0){
        ssize_t bytes_written = write(des_fd, buffer, bytes_read);
        if(bytes_written != bytes_read){
            perror("write");
            close(src_fd);
            close(des_fd);
            return 1;
        }
    }

    if(bytes_read == -1){
        perror("read");
    }

    close(src_fd);
    close(des_fd);

    return 0;
}

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4 read / write 和 fgetc / fputc 对比

fgetc/fputc 操作的标准 I/O 流（FILE*）通常关联着一个 用户级缓冲区。这个缓冲区的默认大小通常是 4096 或 8192 字节，但它是可配置的。

所以并不是一个字节一个字节地写。其采用了一种 预读入，缓输出 的机制：

在实际编程中，通常推荐使用 C 标准库函数 fgetc/fputc，除非有特殊需求需要直接使用系统调用函数 read/write（如需要 非阻塞I/O、特殊文件操作 等）。标准库函数 提供了更好的 可移植性和易用性，同时在性能上 通过缓冲机制进行了优化。