第九章学习笔记

Unix/Linux系统编程学习笔记第九章

知识点归纳以及最有收获的内容

• I/O库函数知识点总结

1. 文件操作

• open()函数：用于打开文件，可以指定文件名、模式（读取、写入、追加等）以及编码。
• 文件模式（mode）：包括读取模式（'r'）、写入模式（'w'）、追加模式（'a'）、二进制模式（'b'）等。
• close()函数：用于关闭已打开的文件，释放资源。
• with语句：可以自动管理文件的打开和关闭，减少资源泄漏的风险。

2. 读取文件内容

• read()方法：用于读取整个文件的内容，可以指定读取的字符数。
• readline()方法：用于逐行读取文件内容。
• readlines()方法：将文件内容按行读取到列表中。
• for循环：可以用于逐行遍历文件内容。

3. 写入文件内容

• write()方法：用于向文件中写入数据，可以是字符串或二进制数据。
• writelines()方法：将字符串列表写入文件。
• seek()方法：用于移动文件指针到指定位置，以实现随机写入。

4. 文件迭代

• for循环：可以用于逐行迭代文件内容，特别适用于大文件。

5. 文件对象属性

• name属性：表示文件的名称。
• mode属性：表示文件的打开模式。
• closed属性：表示文件是否已关闭。

6. 异常处理

• try...except语句：用于捕获文件操作可能引发的异常，如文件不存在、权限问题等。

7. 目录操作

• os模块：提供了一系列用于处理文件和目录的函数，如创建目录、删除目录、列出目录内容等。

8. 标准输入和标准输出

• sys.stdin：标准输入流对象，用于从键盘读取用户输入。
• sys.stdout：标准输出流对象，用于向屏幕输出内容。
• sys.stderr：标准错误流对象，用于输出错误信息。

9. 二进制文件操作

• 二进制模式（'b'）：可以用于处理图像、音频等二进制文件。
• rb和wb模式：分别用于读取和写入二进制文件。

10. 缓冲区

• 缓冲区：用于临时存储数据，以提高I/O性能。
• buffered属性：文件对象的属性，用于检查文件是否使用了缓冲区。

11. 文件的位置和指针

• tell()方法：用于获取文件指针的当前位置。
• seek()方法：用于移动文件指针到指定位置。

12. 文本编码和字符集

• 文本编码：表示文件中字符的编码方式，如UTF-8、ISO-8859-1等。
• encoding属性：用于获取文件的编码。
• open()函数的encoding参数：用于指定文件的编码。

13. 文件模式附加选项

• +号：可以与文件模式一起使用，用于支持读写模式，如'r+'和'w+'。

14. 文件的复制和移动

• shutil模块：提供了用于复制和移动文件的函数，如shutil.copy()和shutil.move()。

苏格拉底挑战

问题与解决思路

当进行I/O文件读写时，常见的问题包括文件不存在、权限问题、编码错误、内存消耗过大等。

• 总结如下

文件不存在问题：

• 问题描述： 尝试打开或读取一个不存在的文件，导致FileNotFoundError。
• 解决方式：
  在打开文件前，确保文件存在，可以使用os.path.exists()来检查。
  使用try...except块来捕获FileNotFoundError并进行适当的错误处理

import os

file_path = "example.txt"

if os.path.exists(file_path):
    with open(file_path, 'r') as file:
        content = file.read()
else:
    print(f"File '{file_path}' does not exist.")

权限问题：

• 问题描述： 尝试读取或写入一个没有权限的文件，导致PermissionError。
• 解决方式：
  确保你具有足够的权限来访问文件。
  如果是在Linux或类Unix系统上，可以使用chmod命令更改文件的权限。
  在Windows上，确保文件没有被其他程序锁定。

编码错误：

• 问题描述： 尝试使用错误的编码方式读取文本文件，导致UnicodeDecodeError或乱码。
• 解决方式：
  使用正确的编码方式打开文件，通常是UTF-8。
  在打开文件时，指定正确的编码方式，如open('file.txt', 'r', encoding='utf-8')。
  使用异常处理来处理编码错误，例如将错误字符替换为占位符。

try:
    with open('file.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:
        content = file.read()
except UnicodeDecodeError:
    print("Encoding error: Unable to decode file.")

内存消耗过大：

• 问题描述： 尝试一次性读取大文件的全部内容，导致内存消耗过大，可能引发MemoryError。
• 解决方式：
  逐行或逐块读取文件，以减少内存消耗。
  使用生成器（Generator）来处理大文件，以节省内存。

def read_large_file(file_path):
    with open(file_path, 'r') as file:
        for line in file:
            yield line

实践过程

创建并写入文件：

#include <stdio.h>

int main() {
    // 创建文件并打开以写入模式
    FILE *file = fopen("example.txt", "w");

    // 检查文件是否成功打开
    if (file == NULL) {
        perror("Error opening file");
        return 1;
    }

    // 写入数据到文件
    fprintf(file, "Hello, world!\n");
    fprintf(file, "This is a C programming example.\n");
    printf("已经成功写入");
    // 关闭文件
    fclose(file);

    return 0;
}

读取文件内容：

#include <stdio.h>
int main() {
    // 打开文件以读取模式
    FILE *file = fopen("example.txt", "r");

    // 检查文件是否成功打开
    if (file == NULL) {
        perror("Error opening file");
        return 1;
    }

    // 读取文件内容并打印
    char buffer[100]; // 缓冲区
    while (fgets(buffer, sizeof(buffer), file) != NULL) {
        printf("%s", buffer);
    }

    // 关闭文件
    fclose(file);

    return 0;
}

3. 追加内容到文件：

#include <stdio.h>

int main() {
    // 打开文件以追加模式
    FILE *file = fopen("example.txt", "a");

    // 检查文件是否成功打开
    if (file == NULL) {
        perror("Error opening file");
        return 1;
    }

    // 写入数据到文件
    fprintf(file, "This line is appended.\n");

    // 关闭文件
    fclose(file);

    return 0;
}