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标准c库IO函数和Linux系统IO函数对比

秃头王
LInux-系统编程入门

发布于：2022年3月10日
次浏览

标准C库IO函数

1.7 文件IO_页面_02

自带帮助文档 第三章

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1.7 文件IO_页面_03

虚拟地址空间

1.7 文件IO_页面_05

Linux系统IO函数

帮助文档 ~Linux : man 2 open

停留在函数上Shif + k可进行快速跳转

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// 为社么定义三个头文件：不同的宏定义在两个文件里
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

// 宏 flags = 标记(只读、可读、可读可写 ...)
// 打开一个已经存在的文件
int open(const char *pathname, int flags);
	参数:
		- pathname : 要打开的文件路径
		- flags : 对文件的操作权限还有其的他设置
           O_RDONLY (只读), O_WRONLY (只写), O_RDWR (可读可写) 这三个是互斥的
    返回值：返回一个新的文件描述符，如果失败了返回 -1 ，否则返回一个整形文件描述符
    errno：属于Linux系统函数库，库里的一个全局变量，记录的是最近的错误号。
    #include <stdio.h>
    	void perror(const char *s); 作用：打印errno对应的错误描述
            参数:用户描述，比如hello,最终点输出的内容是 hello:xxx(实际的错误描述)
            
            
// 创建一个新的文件
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);

没有创建 a.txt 代码

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        > File Name: open_test1.c
        > Author: 秃头王
        > Mail: 1658339000@qq.com
        > Created Time: 2022年03月11日 星期五 22时30分53秒
 ************************************************************************/

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int main() {

    int fd = open("a.txt", O_RDONLY);

    if(fd == -1) {
        perror("open");
    }
	// 读写操作
    
    //  关闭一个文件描述符
    close(fd);
    return 0;
}

创建文件 touch a.txt

设置umask umask 022

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        > File Name: open_test1.c
        > Author:
        > Mail:
        > Created Time: 2022年03月11日 星期五 22时30分53秒
 ************************************************************************/

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

/*
 * int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
 *  参数 :
 *      - pathname : 要创建的文件路径
 *      - flags : 对文件操作的权限和其他的设置
 *          - 必选项 : O_RDONLY, O_WDONLY, O_WEONLY 这三个互斥
 *          - 可选项 ：O_CREAT (文件不存在，创建新文件)
 *      - mode : 八进制的数, 表示创建出的新的文件的操纵权限, 例如：0775 (0开头表示 八进制)
 *      RWX(读、写、 可执行、三组 当前用户的权限、当前用户所在祖的权限、其他组) = 777
 *      最终的权限是 : mode & ~umask(0002) // 不同用户不一样 这个值也能 更改
 *      八进制 -> 二进制
 *      0777   -> 111 111 111
 *  &   0775   -> 111 111 101
 *  --------------------------
 *                111 111 101
 *  按位与：0和任何数都为0
 *
 *  umask : 作用就是抹去某些权限
 *  flags : 或的作用
 *      参数是一个int类型的数据,占4个字节32位。
 *      32个位，每一位就是一个标志位。
 *      1 - R
 *      2 - W
 *      3 - RW
 *      4 - CR
 * */

int main() {

    // 创建一个新的文件
    int fd = open("create.txt", O_RDWR | O_CREAT, 0777);

    if(fd == -1) {
        perror("open");
    }

    // 关闭
    close(fd);
    return 0;
}

1.7 文件IO_页面_06

帮助文档 : man 2 copy

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        > File Name: copyfile.c
        > Author: 秃头王
        > Mail: 1658339000@qq.com
        > Created Time: 2022年03月17日 星期四 20时48分17秒
 ************************************************************************/
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

/*
 *
 *  #include <unistd.h>
 *  ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
 *      参数:
 *          - fd: 文件描述符, open得到的,通过这个文件描述符操作某个文件
 *          - buf: 缓冲区读取数据存放的地方数组的地址 (传出参数)
 *          - count: 指定的数组大小
 *      返回值:
 *          - 成功:
 *              > 0: 返回实际的读取到的字数
 *              = 0: 文件已经读取完
 *          - 失败: - 1, 并设置errno
 *  #include <unistd.h>
 *  ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
 *      参数：
 *          - fd: 文件描述, open得到的,y通过这个
 *          - buf: 要往磁盘写入的数据
 *          - count: 要写的数据的实际大小
 *      返回值:
 *          成功: 实际写入的大小
 *          失败: 返回-1,并设置errno
 *
 */

int main() {

    // 1.通过open打开english.txt // 相对路径"文件名.后缀" // 绝对路径"c:/xxx/xxx/文件名.后缀"

    int srcfd = open("english.txt", O_RDONLY);
    if(srcfd == -1) {
        perror("opne");
        return -1;
    }
    // 2.创建一个新的文件(拷贝文件)

    int destfd = open("cpy.txt", O_WRONLY | O_CREAT, 0664);
    if(destfd == -1) {
        perror("open");
        return -1;
    }

    // 3.频繁的读写操作

    char buf[1024] = {0};

    int len = 0;
    while((len = read(srcfd, buf, sizeof(buf))) > 0) {
        // destfd: 目标文件文件描述符
        write(destfd, buf, len);
    }

    // 4.关闭文件
    close(destfd);
    close(srcfd) ;
    return 0;
}

帮助文档 : man 2 lseek

Linux 的 lseek 在标准c库中 man 3 fseek

为什么要扩展

比如说下载一个大小文件大小为5G(下载时候也正在用磁盘)假如磁盘大小么有5G(就不能正确下载下来)所以会提起占用一点点在替换

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        > File Name: lseek.c
        > Author: 秃头王
        > Mail: 1658339000@qq.com
        > Created Time: 2022年03月20日 星期日 16时40分30秒
 ************************************************************************/

/*
 *  标准c库
 *  #inline <stdio.h>
 *  int fseek(FLE *stream, long offset, int whence);
 *
 *  Linux系统函数
 *  #include <sys/types.h>
 *  #include <unistd.h>
 *  oof_t lseek(int fd, oof_t offset, int whence);
 *      参数:
 *          - fd: 文件描述, 通过open得到的, 通过这个fd操作某个文件
 *          - offset: 偏移量
 *          - whence:
 *              SEEK_SET   The file offset is set to offset bytes.
 *                                      设置文件指针的偏移量
 *              SEEK_CUR   The file offset is set to its current location plus offset bytes.
 *                                      设置便宜量: 当前位置 + 第 二个参数 offset的值
 *              SEEK_END   The file offset is set to the size of the file                plus offset bytes.
 *                                      设置偏移量: 文件大小 + 第 二个参数offse的值
 *          返回值: 返回文件指针的位置
 *      作用:
 *          1.移动文件指针
 *      lseek(fd, 0, SEEL_SET);
 *
 *      2.获取当前文件指针位置
 *      lseek(fd, 0, SEEK_CUR);
 *
 *      3.可以获取文件长度
 *      lseek(fd, 0, SEEK_END);
 *
 *      4.拓展文件的长度,当文件10b, 110b, 增加了100个字节
 *      lseek(fd, 100, SEEK_END);
 *		// 注意：需要些一次数据
 */


#include <stdio.h>

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int fd = open("hello.txt", O_RDWR);

    if(fd == -1) {
        perror("open");
        return -1;
    }

    // 扩展文件的长度
    int ret = lseek(fd, 100, SEEK_END);
    if(ret == -1) {
        perror("open");
        return -1;
    }

    // 写入一个空格数据
    write(fd, " ", 1);

    // 关闭文件
    close(fd);

    return 0;
}

帮助文档 : man 2 stat

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/*************************************************************************
        > File Name: stat.c
        > Author: 秃头王
        > Mail: 1658339000@qq.com
        > Created Time: 2022年03月23日 星期三 16时29分33秒
 ************************************************************************/

/*
        #include <sys/types.h>
        #include <sys/stat.h>
    #include <unistd.h>

    int stat(const char *pathname, struct stat *statbuf);
                作用: 获取一个文件相关的一些信息
        参数;
            - pathname: 操作文件的路径
            - statbuf: 结构体变量, 传出参数, 用于保存获取的文件信息
        返回值:
            成功: 返回0
            失败: 返回-1, 并设置errno
    int fstat(int fd, struct stat *statbuf);
    int lstat(const char *pathname, struct stat *statbuf);

*/

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>

int main() {

    struct stat statbuf;

    int ret = stat("a.txt", &statbuf);
    if(ret == -1) {
        perror("stat");
        return -1;
    }

    printf("size: %ld\n", statbuf.st_size);

    return 0;
}

模拟实现 ls -l 命令

参考文档 man 3 getpwuid

参考文档 man 3 getgrgid

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        > File Name: ls-l.c
        > Author: 秃头王
        > Mail: 1658339000@qq.com
        > Created Time: 2022年03月26日 星期六 15时29分49秒
 -***********************************************************************/

// 模拟实现 ls -l 指令
// -rw-r--r-- 1 qz qz 11 3月  26 15:30 a.txt

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <pwd.h>
#include <grp.h>
#include <time.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char* argv[]) {

    // 判断输入的参数是否正确
    if(argc < 2) {
        printf("%s filename\n", argv[0]);
        return -1;
    }

    // 通过stat函数获取用户传入的文件信息
    struct stat st;
    int ret = stat(argv[1], &st);
    if(ret == -1) {
        perror("stat");
        return -1;
    }

    // 获取文件类型和文件权限
    char *perms = (char *)calloc(sizeof(char), 11);
    switch(st.st_mode & S_IFMT) {
        case S_IFLNK:
            perms[0] = 'l';
            break;
        case S_IFDIR:
            perms[0] ='d';
            break;
        case S_IFREG:
            perms[0] ='-';
            break;
        case S_IFBLK:
            perms[0] ='b';
            break;
        case S_IFCHR:
            perms[0] ='c';
            break;
        case S_IFSOCK:
            perms[0] ='s';
            break;
        case S_IFIFO:
            perms[0] ='p';
            break;
        default:
            perms[0] = '?';

    }

    // 判断文件的访问权限

    // 文件所有者
    perms[1] = (st.st_mode & S_IRUSR) ? 'r' : '-';
    perms[2] = (st.st_mode & S_IWUSR) ? 'w' : '-';
    perms[3] = (st.st_mode & S_IXUSR) ? 'x' : '-';

    // 文件所有组
    perms[4] = (st.st_mode & S_IRGRP) ? 'r' : '-';
    perms[5] = (st.st_mode & S_IWGRP) ? 'w' : '-';
    perms[6] = (st.st_mode & S_IXGRP) ? 'x' : '-';

    // 其他人
    perms[7] = (st.st_mode & S_IROTH) ? 'r' : '-';
    perms[8] = (st.st_mode & S_IWOTH) ? 'w' : '-';
    perms[9] = (st.st_mode & S_IXOTH) ? 'x' : '-';

    // 硬链接数
    int linkNum = st.st_nlink;

    // 文件所有者
    char *fileUser = getpwuid(st.st_uid)->pw_name;
    // 文件所在组
    char *fileGrp = getgrgid(st.st_gid)->gr_name;
    // 文件大小
    long int fileSize = st.st_size;
    // 修改的时间 从 1970年 会自带一个换行
    char *time = ctime(&st.st_mtime);

    char mtime[512] ={0};
    strncpy(mtime, time, strlen(time) - 1);

    char buf[1024];
    sprintf(buf, "%s %d %s %s %ld %s %s", perms, linkNum, fileUser, fileGrp, fileSize, mtime, argv[1]);
    printf("%s\n", buf);
    return 0;
}

文件属性

man 2 access

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/*************************************************************************
        > File Name: chmod.c
        > Author: 秃头王
        > Mail: 1658339000@qq.com
        > Created Time: 2022年03月27日 星期日 11时21分04秒
 ************************************************************************/

/*
    include <sys/stat.h>
    int chmod(const char *pathname, mode_t mode);
        修改文件的权限
        参数:
            - pathname: 需要修改的文件路径
            - mode: 需要修改的权限值, 八进制的数
        返回: h成功返回0, 失败返回-1

*/

#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>

int main() {
    int ret = chmod("a.txt", 0775);

    if(ret == -1) {
        perror("chmod");
        return -1;
    }

    return 0;
}

man 2 truncate

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        > File Name: truncate.c
        > Author: 秃头王
        > Mail: 1658339000@qq.com
        > Created Time: 2022年03月27日 星期日 17时35分17秒
 ************************************************************************/

/*
    #include <unistd.h>
    #include <sys/types.h>
    int truncate(const char *path, off_t length);
        作用: 缩减或者扩展文件的尺寸至指定的大小
        参数:
            - path: 需要修改的文件的k路径
            - length: 需要最终文件变成的大小
                如果 一个文件(10K) 想变成一个(5k)就会把后面截取掉
        返回: 成功0,失败-1

*/

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>

int main() {

    int ret = truncate("b.txt", 20);
    // int ret = truncate("b.txt", 5);
    if(ret == -1) {
        perror("truncat");
        return -1;
    }

    return 0;
}

目录操作函数

man 2 mkdir

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        > File Name: mkdir.c
        > Author: 秃头王
        > Mail: 1658339000@qq.com
        > Created Time: 2022年03月28日 星期一 11时39分42秒
 ************************************************************************/

/*
    include <sys/stat.h>
    #include <sys/types.h>
    int mkdir(const char *pathname, mode_t mode);
        作用: 创建一个目录
        参数:
            pathname: 创建的目录的路径
            mode: 权限, 八进制
        返回:
            成功返回0, 失败返回-1

    // 删除
    int rmdir(const char *pathname);

    // 更名 第一个参数旧的名字 第二个参数新的名字
    int rename(const char *oldpath, const char *newpath);


*/

#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>

int main() {
    // 0777 0是八进制
    // 一定要有可执行权限 x 要不就永不了 你不信试试
    int ret = mkdir("aaa", 0777);
    if(ret == -1) {
        perror("mkdir");
        return -1;
    }
    return 0;
}

man 2 getcwd 工作路径

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        > File Name: getcwd.c
        > Author: 秃头王
        > Mail: 1658339000@qq.com
        > Created Time: 2022年03月29日 星期二 09时27分16秒
 ************************************************************************/

/*
    #include <unistd.h>
    int chdir(const char *path);
        作用: 修改进程的工作目录
        比如在/home/root 启动了一个可执程序 a.out, 进程的工作目录
        参数:
            path: 需要修改的工作目录

    #nclude <unistd.h>
    char *getcwd(char *buf, size_t size);
        作用: 获取当前工作目录
        参数:
            - buf: 存储的路径, 指向的是一个数组(传出参数)
            - size: 数组大小
        返回值:
            返回的指向的一块内存, 这个数据就是第一个参数

*/

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

#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>

int main() {

    // 获取当前工作目录
    char buf[128];
    getcwd(buf, sizeof(buf));
    printf("当前的工作目录是 : %s\n", buf);

    // 修改工作目录 下面是相对路径 不是绝对路径
    int ret = chdir("../test");
    if(ret == -1) {
        perror("chdir");
        return -1;
    }

    // 创建一个新的文件
    int fd = open("w.txt", O_CREAT| O_RDWR, 0664);
    if(fd == -1) {
        perror("open");
        return -1;
    }

    // 关闭文件描述符
    close(fd);

    // 获取当前工作目录
    char buf1[128];
    getcwd(buf1, sizeof(buf1));
    printf("当前的工作目录是 : %s\n", buf1);


    return 0;
}

man 3 opendir

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        > File Name: readFileNum.c
        > Author: 秃头王
        > Mail: 1658339000@qq.com
        > Created Time: 2022年03月30日 星期三 10时01分49秒
 ************************************************************************/


/*
    // 打开目录
    #nclude <sys/types.h>
    #include <dirent.h>
    DIR *opendir(const char *name);
        参数:
            - name: 需要打开的目录名称
        返回值:
            DIR * 类型理解为目录流
            失败返回 NULL

    // 读取目录中的数据
    #include <dirent.h>
    struct diren *readdir(DIR *dirp);
        参数:
            - dirp 是 opendir 返回的结果
        返回值:
            struct dirent 代表读取到的文件的信息
            读取到了末尾或者失败了, 返回NULL

    // 关闭目录
    #include <sys/types.h>
    #include <dirent.h>
    int closedir(DIR *dirp);


*/

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <dirent.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int getFileNum(const char *path);

// 读取某个目录下的普通文件的个数
int main(int argc, char *argv[]) {

    if(argc < 2) {
        printf("%s path\n", argv[0]);
        return -1;
    }

    int num = getFileNum(argv[1]);
    printf("普通文件的个数: %d \n", num);

    return 0;
}

// 用于获取目录下所有普通文件的个数
int getFileNum(const char *path) {

    // 打开目录
    DIR *dir = opendir(path);

    if(dir == NULL) {
        perror("opendir");
        exit(0);
    }

    struct dirent *ptr;

    // 记录普通文件的个数
    int total = 0;

    while((ptr = readdir(dir)) != NULL) {
        // 获取名称
        char *dname = ptr->d_name;

        // 忽略掉 .和 ..
        if(strcmp(dname, ".") == 0 || strcmp(dname, "..") == 0) continue;

        // 判断是否是普通文件
        if(ptr->d_type == DT_DIR) {
            // 目录, 需要继续读取这个目录
            char newpath[256];
            sprintf(newpath, "%s%s", path, dname);
            total += getFileNum(newpath);

        }

        if(ptr->d_type == DT_REG) {
            // 普通文件
            total++;
        }
    }
    // 关闭目录
    closedir(dir);
    return total;
}

dup，dup2函数

man 2 dup

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/*************************************************************************
        > File Name: dup.c
        > Author: 秃头王
        > Mail: 1658339000@qq.com
        > Created Time: 2022年03月30日 星期三 16时03分03秒
 ************************************************************************/

/*
 *  #include <unistd.h>
 *  int dup(int oldfd);
 *      作用: 复制一个新的文件描述符
 *      fd = 3, fd1 = dup(fd);
 *      fd指向的是a.txt, fd1也是指向的a.txt
 *      从空闲的文件描述符表中找到一个最小的, 作为新的拷贝的文件描述 符
 *
 *
 */

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

// 创建文件
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>

int main() {
    // 第一个读写 第二创建
    int fd = open("a.txt", O_RDWR | O_CREAT, 0664);

    int fd1 = dup(fd);

    if(fd1 == -1) {
        perror("dup");
        return -1;
    }

    printf("fd : %d \n fd1 : %d", fd, fd1);
    close(fd);
    char *str = "hello, world";
    int ret = write(fd1, str, strlen(str));

    if(ret == -1) {
        perror("write");
        return -1;
    }
    close(fd1);
    return 0;
}

man 2 dup2

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        > File Name: dup2.c
        > Author: 秃头王
        > Mail: 1658339000@qq.com
        > Created Time: 2022年03月31日 星期四 14时25分22秒
 ************************************************************************/

/*
 *  #include <unistd.h>
 *  int dup2(int oldfd, int newfd);
 *      作用: 重定向文件描述符
 *      oldfd 指向 a.txt, newfd 指向 b.txt
 *      调用函数成功后: newfd 和 b.txt 做 close(), newfd 指向了 a.txt
 *      oldfd 必须是一个有效的文件描述符
 *      oldfd 和 newfd 值相同相当于什么也没做
 */

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>

int main() {

    int fd = open("1.txt", O_RDWR | O_CREAT, 0664);
    if(fd == -1) {
        perror("open");
    }

    int fd1 = open("2.txt", O_RDWR | O_CREAT, 0664);
    if(fd == -1) {
        perror("open");
        return -1;
    }

    printf("fd : %d, fd1 : %d\n", fd, fd1);

    int fd2 = dup2(fd, fd1);

    if(fd2 == -1) {
        perror("dup2");
        return -1;
    }

    // 通过fd1去写数据, 实际操作的是1.txt, 而不是2.txt
    char * str = "hello, dup2";
    int len = write(fd1, str, strlen(str));
    if(len == -1) {
        perror("write");
        return -1;
    }

    printf("fd : %d, fd1 : %d, fd2 : %d \n", fd, fd1, fd2);

    close(fd);
    close(fd1);

    return 0;
}

man 2 fucnt

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/*************************************************************************
        > File Name: fcntl.c
        > Author: 秃头王
        > Mail: 1658339000@qq.com
        > Created Time: 2022年03月31日 星期四 18时55分53秒
 ************************************************************************/

/*
 *  #include <unistd.h>
 *  #include <fcntl.h>
 *
 *  int fcntl(int fd, int cmd, ...);
 *      参数:
 *          - fd: 表示需要操作的文件描述符
 *          - cmd: 表示文件描述符进行如何操作
 *              1. F_DUPFD: 复制文件描述符,复制的是一个参数fd,得到一个新的
 *                  int ret = fcntl(fd, F_DUPFD);
 *              2. F_GETFL: 获取指定的文件描述符文件状态flag
 *                  获取的flag和通过open函数传递的flag是一个东西
 *              3. F_SETFL: 设置文件描述符文件状态falg
 *                  必选项: O_RDONLY, O_WRODNLY, O_RDWR 不可以被修改
 *                  可选性: O_APPEND, O_NONBLOCK
 *                      O_APPEND: 表示追加数据
 *                      O_NONBLOCK: 设置成非阻塞
 *                          阻塞和非阻塞: 指的是函数调用的行为。add()
 */

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

int main() {

    // 1.复制文件描述符
    // int fd = open("1.txt", O_RDONLY);

    // int ret = fcntl(fd, F_DUPFD);

    // 2.修改或者获取文件状态flag --- 当前文件只读
    int fd = open("1.txt", O_RDWR);
    if(fd == -1) {
        perror("open");
        return -1;
    }

    // 获取文件描述符状态
    int flag = fcntl(fd,F_GETFL);
    if(flag == -1) {
        perror("fcntl_GET");
        return -1;
    }
    flag |= O_APPEND;

    // 修改文件描述符状态的flag, 给flag加入O_APPEND这个标记
    int ret = fcntl(fd, F_SETFL, flag);

    if(ret == -1) {
        perror("fcntl_SET");
        return -1;
    }

    char *str = "nihao";
    write(fd, str, strlen(str));

    close(fd);

    return 0;
}

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更新于：2022年5月27日

LInux

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