【创作赢红包】| 【Linux】 基础IO——自己实现文件接口FILE 文章目录 1. 创建makefile2. mystdio.h ——接口的声明3. mystdio.c —— 接口的实现1. MY_fopen的实现1.识别标志位2. 尝试打开文件3. 给用户返回MY_FILE对象，需要先创建对象4.初始化MY_FILE对象5.返回打开的文件 2.MY_close 的实现冲刷缓冲区 3. MY_fwrite的实现1.缓冲区如果已经满了，就直接写入流中2.根据缓冲区剩余情况，进行拷贝3. 开始计划刷新对之前内容清空 4. 整体代码1. main.c2. mystdio.h3. mystdio.c 模仿C库，自己封装一个最简单的文件接口 FILE 1. 创建makefile 创建makefile testfile: main.c mystdio.c gcc -o $@ $^ .PHONY:clean clean: rm -f testfile 2. mystdio.h ——接口的声明 创建MY_FILE结构体 内部包含文件描述符fd，输出缓冲区ou’tputbuffer 、flags刷新方法 分别通过C库中fopen 、fwrite、fclose 接口的实现，设计属于自己的接口 3. mystdio.c —— 接口的实现 1. MY_fopen的实现 1.识别标志位 分别实现了读、写追加方式 2. 尝试打开文件 若想打开文件，需要调用open函数 若需要创建文件，则需调用第二个open函数 由于open中的mode参数受umask影响，所以设置一个默认的mode 若不需要创建文件，则调用第一个open函数 3. 给用户返回MY_FILE对象，需要先创建对象 判断对象是否创建成功，若失败需要将文件关闭 4.初始化MY_FILE对象 将自己设置的结构体MY_FILE内部的fd赋值为 open函数打开的返回值fd 刷新方法设置成行缓冲 outputbuffer缓冲区中全部初始化为0 current代表缓冲区中没有数据 5.返回打开的文件 当关闭文件的时候，fclose（FILE*) 将C语言当中的文件指针传进来 当关闭文件的时候，C要自己帮助我们进行冲刷缓冲区 为了方便表述，在MY_FILE结构体添加current变量 current代表下次写入时应该写入什么位置 如 outputbuffer中有5个字符 ，对应下标0 1 2 3 4 ，所以cuurrent代表下标5 2.MY_close 的实现 冲刷缓冲区 自己实现一个fflush(刷新缓冲区)，叫做MY_fflush 判断缓冲区是否有数据，若有数据就刷新出去 3. MY_fwrite的实现 缓冲区为ptr，单个单元的大小为size，nmemb代表想要写入几个单元，写入对应的流中 实际上是往缓冲区里写的 1.缓冲区如果已经满了，就直接写入流中 刷新流的缓冲区 2.根据缓冲区剩余情况，进行拷贝 共分为两种情况，若剩余空间足够，则调用if语句，将用户从ptr拷贝的数据全部拷贝给缓冲区 同时由于缓冲区加入user_size个字节，要更新current的位置 若剩余空间不足够，则调用else语句，将从ptr拷贝的数据填满剩余空间即可 同时由于缓冲区加入MY_size个字节，要更新current的位置 通过调用sriten 代表实际写了多少字节，为了充当最后的的返回值 3. 开始计划刷新 主要分为全刷新和行刷新两种情况，其他不考虑 全刷新判断缓冲区是否满了，若满了则直接刷新缓冲区 行刷新判断是否遇见\n，若遇见\n则直接刷新缓冲区 对之前内容清空 为了防止出现每次打印都会有之前的内容情况，所以刷新之后要清空 在这种情况下，之前的内容会被打印出来 将current置为0后，下次写入就可以覆盖上次缓冲区内容 4. 整体代码 1. main.c #include"mystdio.h" #include #include #define MYFILE "log.txt" int main() { MY_FILE*fp=MY_fopen(MYFILE,"w"); if(fp==NULL) return 1; const char*str="hello world"; int cnt=5; //操作文件 while(1) { char buffer[1024]; snprintf(buffer,sizeof(buffer),"%s:%d\n",str,cnt--); size_t size=MY_fwrite(buffer,strlen(buffer),1,fp); sleep(1); printf("当前成功写入:%lu个字节\n",size); } MY_fclose(fp); return 0; } 2. mystdio.h #include #define NUM 1024 #define BUFF_NONE 0x1 //表示无缓冲 #define BUFF_LINE 0x2 //行缓冲 #define BUFF_ALL 0x4 //全缓冲 typedef struct MY_FILE { int fd;//文件描述符 int flags;//刷新方法 char outputbuffer[1024];//输出缓冲区 int current; }MY_FILE; MY_FILE *MY_fopen(const char *path, const char *mode);//自己写fopen size_t MY_fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, MY_FILE *stream);//自己写的fwrite int MY_fclose(MY_FILE *fp);//自己写的fwrite int MY_fflush (MY_FILE*fp);//自己实现的缓冲区 3. mystdio.c #include"mystdio.h" #include #include #include #include #include #include #include MY_FILE*MY_fopen(const char *path, const char *mode)//自己写fopen { int flag=0; if(strcmp(mode,"r")==0)//说明当前使用读方式打开文件 flag |= O_RDONLY;//读取 else if(strcmp(mode,"w")==0) flag |=(O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC);//创建文件 以写的方式打开文件 清空文件 else if(strcmp(mode,"a")==0) flag |=(O_CREAT | O_WRONLY | O_APPEND); //创建文件 以写的方式打开文件 追加 else { //其他不考虑 } //2. 尝试打开文件 mode_t m=0666; int fd=0; //flag代表模式 r w a if(flag & O_CREAT) fd=open(path,flag,m); else //说明不需要打开 fd=open(path,flag); if(fd<0)//当前打开文件失败 return NULL; //3.给用户返回MY_FILE对象，需要先进行构建 MY_FILE*mf=(MY_FILE*)malloc(sizeof(MY_FILE)); if(mf==NULL)//申请空间失败 { close(fd);//关闭文件 return NULL; } // 4. 初始化 MY_FILE对象 mf->fd=fd;//将上述的fd传入结构体的fd中 mf->flags=0; mf->flags=BUFF_LINE;//设置成行缓冲 memset(mf->outputbuffer,'\0',sizeof(mf->outputbuffer));//将outputbufeer中的内容全部初始化为0 mf->current=0;//代表缓冲区中没有数据 W>} size_t MY_fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb,MY_FILE *stream) { // 1. 缓冲区如果已经满了，就直接写入 if(stream->current == NUM) MY_fflush(stream); // 2. 根据缓冲区剩余情况，进行数据拷贝即可 size_t user_size = size * nmemb; size_t my_size = NUM - stream->current; // 100 - 10 = 90 size_t writen = 0; if(my_size >= user_size) { memcpy(stream->outputbuffer+stream->current, ptr, user_size); //3. 更新计数器字段 stream->current += user_size; writen = user_size; } else { memcpy(stream->outputbuffer+stream->current, ptr, my_size); //3. 更新计数器字段 stream->current += my_size; writen = my_size; } // 4. 开始计划刷新, 他们高效体现在哪里 -- TODO // 不发生刷新的本质，不进行写入，就是不进行IO,不进行调用系统调用，所以MY_fwrite函数调用会非常快,数据会暂时保存在缓冲区中 // 可以在缓冲区中积压多份数据，统一进行刷新写入，本质：就是一次IO可以IO更多的数据，提高IO效率 if(stream->flags & BUFF_ALL) { if(stream->current == NUM) MY_fflush(stream); } else if(stream->flags & BUFF_LINE) { if(stream->outputbuffer[stream->current-1] == '\n') MY_fflush(stream); } else { //TODO } return writen; } int MY_fflush(MY_FILE *fp) { assert(fp); W> int n= write(fp->fd,fp->outputbuffer,fp->current);//将缓冲区中的current个数传入fd中 fp->current=0; return 0; } int MY_fclose(MY_FILE *fp)//自己写的fwrite { assert(fp);//首先要保证fp不为空 //1. 冲刷缓冲区 if(fp->current>0)//说明缓冲区有数据 MY_fflush(fp); //2. 关闭文件 close(fp->fd); //3.释放堆空间 free(fp); //4.指针置为NULL fp=NULL; return 0; }