学习目标

通过分析 cp 指令，来学习 Linux 编程读写文件操作。

代码实验环境

操作系统：Ubuntu 18.04 LTS

编译器gcc版本：gcc (Ubuntu 7.5.0-3ubuntu1~18.04) 7.5.0

cp指令介绍

cp 指令主要用于复制文件或者目录。

典型用法：

cp [options] source dest

详细的选项参数说明可以查阅相关资料。此处只介绍 cp 指令复制文件的功能。

如果目标文件 dest 不存在，则 cp 会创建这个文件。如果存在，则用 source 文件的内容覆盖 dest 文件。

cp如何复制文件

实现 cp 指令的复制文件功能有两个关键点：首先，需要能够创建一个新文件或者清空已有文件。其次，能够把原文件的内容写入到目标文件中。

创建文件

Linux 有一个系统函数 creat() 既能新创建一个文件，也能清空已有文件。其函数原型如下：

#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>int creat(const char *pathname, mode_t mode);

参数 pathname，为文件名

参数 mode，文件访问模式。模式定义如下，

S_IRWXU  00700 文件所有者拥有读、写、执行权限S_IRUSR  00400 文件所有者拥有读权限S_IWUSR  00200 文件所有者拥有写权限S_IXUSR  00100 文件所有者拥有执行权限S_IRWXG  00070 同组用户拥有读、写、执行权限S_IRGRP  00040 同组用户拥有读权限S_IWGRP  00020 同组用户拥有写权限S_IXGRP  00010 同组用户拥有执行权限S_IRWXO  00007 其他用户拥有读、写、执行权限S_IROTH  00004 其他用户拥有读权限S_IWOTH  00002 其他用户拥有写权限S_IXOTH  00001 其他用户拥有执行权限

此函数等效于，利用 open 函数实现创建新文件或者清空已有文件，并打开此文件：

open(const char * pathname, (O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC), mode_t mode);

creat() 函数告诉内核创建一个名字为 pathname 的文件，如果不存在，就创建它；如果存在就把它的内容清空，文件长度设置为 0。

创建成功，会返回一个指向此文件的文件描述符。创建失败，则返回 -1 。

文件创建成功后，文件的访问许可位，被设置为 mode 参数的值。

写文件

写文件系统调用函数为 write()，函数原型如下

#include <unistd.h>ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

参数 fd，为文件描述符。

参数 buf，存储写入数据的内存指针（地址）。

参数 count，为要写入数据的字节个数。

这个系统调用函数告诉内核将内存中指定的数据写入文件。如果内核不能写入或者写入失败，wirte 返回 -1。如果写入成功，则返回实际写入的字节数。

有时候会出现，写入的字节数少于要求的数目。原因有二：（1）有的系统对文件的最大尺寸有限制；（2）磁盘空间接近满了。

内核会尽量把数据写入文件，并将实际写入的字节数返回。

编写 cp 代码

程序的执行流程：

编写程序代码 cp1.c ：

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<unistd.h>#include<fcntl.h>#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>/* 定义缓冲区大小的宏 */#define BUFFSIZE    4096/* 文件访问模式，文件所有者拥有读写权限，同组用户拥有读权限，其他用户拥有读权限 */#define COPYMODE    0644/* 错误信息显示函数 */void oops(char *s1, char *s2);int main(int ac, char *av[]){  int in_fd, out_fd, n_chars;  char buf[BUFFSIZE];  /* 判断参数个数 */  if(ac != 3)  {    fprintf(stderr, "usage: %s source destination\n", *av);    exit(1);  }  /* 打开原文件 */  if((in_fd = open(av[1], O_RDONLY)) == -1)  {    oops("Cannot open ", av[1]);  }  /* 创建目标文件 */  if((out_fd = creat(av[2], COPYMODE)) == -1)  {    oops("Cannot creat ", av[2]);  }  /* 读原文件内容，并判断读取的字节数是否大于 0 */  while((n_chars = read(in_fd, buf, BUFFSIZE)) > 0)  {    /* 将读取的数据写入文件 */    if(write(out_fd, buf, n_chars) != n_chars)    {      oops("Write error to ", av[2]);    }  }  /* 如果读文件出错，给出错误信息 */  if(n_chars == -1)  {    oops("Read error from ", av[1]);  }  /* 关闭原文件和目标文件 */  if((close(in_fd) == -1) || (close(out_fd) == -1))  {    oops("Error closing files", "");  }}/* 错误信息输出 */void oops(char *s1, char *s2){  fprintf(stderr, "Error: %s", s1);  perror(s2);  exit(1);}

编译，并测试以上代码：

$ gcc cp1.c -o cp1$ ./cp1 test test_cp1$ ls test test_cp1 -l-rwxrwxr-x 1 user user 8728 11月  3 00:10 test-rw-r--r-- 1 user user 8728 11月  3 00:12 test_cp1

可以看到我们编写的程序能正常运行，可以完成文件的复制工作。原文件和目标文件的大小和内容相同。

看看程序对错误输入的反应：

$ ./cp1 tes test_cp1Error: Cannot open tes: No such file or directory$ ./cp1 testusage: ./cp1 source destination$ ./cp1 test /tmpError: Cannot creat /tmp: Is a directory

通过分析 cp 指令的原理，完成 cp 复制文件的功能代码，学习了 Linux 编程实现对文件的读写操作。

涉及到的系统函数：

open 打开一个文件creat 创建一个文件read 读取文件内容write 向文件写入数据close 关闭打开的文件