第六夜：内存管理、读写文件、管道

虽然是七夕，也还是要坚持学习呀！(老婆还没下班)

内存管理

C 语言为内存的分配和管理提供了几个函数，可以在 <stdlib.h> 头文件中找到。

• void *calloc(int num, int size)
  • 在内存中动态地分配 num 个长度为 size 的连续空间(num*size个byte)，并将每一个字节都初始化为 0。
• void free(void *address)
  • 该函数释放 address 所指向的内存块，释放的是动态分配的内存空间。
• void *malloc(int num)
  • 在堆区分配一块指定大小的内存空间，用来存放数据。这块内存空间在函数执行完成后不会被初始化，它们的值是未知的。
• void *realloc(void *address, int newsize)
  • 该函数重新分配内存，把内存扩展到 newsize。

Example:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
 
int main(){
  char name[100];
  char *description;
  strcpy(name, "Zara Ali");

  /* 动态分配内存 */
  description = (char *)malloc( 30 * sizeof(char) );
  if( description == NULL ){
    fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n");
  }else{
    strcpy( description, "Zara ali a DPS student.");
  }
  /* 重新分配内存 */
  description = (char *) realloc( description, 100 * sizeof(char) );
  if( description == NULL ){
    fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n");
  }else{
    strcat( description, "She is in class 10th");
  }

  printf("Name = %s\n", name );
  printf("Description: %s\n", description );

  /* 使用 free() 函数释放内存 */
  free(description);
}

读写文件

读文件

#include <stdio.h>
 
int main(){
  FILE *fp = NULL;
  char buff[255];

  fp = fopen("/tmp/test.txt", "r");
  /*
  /tmp/test.txt
  This is testing for fprintf...
  This is testing for fputs...
  */
  fscanf(fp, "%s", buff); //fscanf() 方法只读取This，因为它在后边遇到了一个空格
  printf("1: %s\n", buff );

  //fgets() 从 fp 所指向的输入流中读取 n - 1 个字符复制到缓冲区 buf，并追加一个 null 字符来终止字符串。
  fgets(buff, 255, (FILE*)fp);
  printf("2: %s\n", buff );

  fgets(buff, 255, (FILE*)fp);
  printf("3: %s\n", buff );
  fclose(fp);
}

写文件

#include <stdio.h>
 
int main(){
   FILE *fp = NULL;
 
   fp = fopen("/tmp/test.txt", "w+");
   fprintf(fp, "This is testing for fprintf...\n");
   fputs("This is testing for fputs...\n", fp);
   fclose(fp);
}

C语言读写二进制文件(fread,fwrite)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>

#define MAXLEN 1024

int main(){
   
    FILE *src, *dst;
    dst = fopen("/tmp/ls-copied", "wb" );
    src = fopen("/bin/ls", "rb");
    unsigned char buf[MAXLEN];
    if( dst == NULL || src == NULL ){
        fprintf(stderr, "%d\n", errno);
        exit(1);
    }   

    int rc;
    while( (rc = fread(buf,sizeof(unsigned char), MAXLEN, src)) != 0 ){
        fwrite( buf, sizeof( unsigned char ), rc, dst );
    }

    fclose(src);
    fclose(dst);
    return 0;
}

管道

管道是在同一台计算机上两个进程之间进行数据交换的一种机制。具有单向、先进先出、无结构的字节流等特点。管道有两端，一端用于写入数据，另一端用于读出数据。

根据管道提供的接口不同，(Linux系统下)分为命名管道和无名管道。

无名管道

无名管道用于在内核中建立一条有两个端的管道，一端用于读，另一端用于写。从管道写入端写入的数据可以从读出端读出。它占用两个文件描述符，不能被非血缘关系的进程共享，一般应用在父子进程中。

#include <unistd.h>

int pipe(int fildes[2]);/*其中fildes[0]为读而开，fildes[1]为写而开，fildes[1]的输出是fildes[0]的输入*/

一条命令协助理解Linux下的管道：cat /tmp/test.txt | grep XXX | more

命名管道
管道如果被命名，就可以在整个系统中使用。FIFO管道即为命名管道，它以一种特殊的文件类型存储于文件系统中，以供其他进程访问。

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

int mkfifo(char *path,mode_t mode);

path：管道文件的路径和名称
mode：管道文件的权限，类似open函数的第三个参数，并且自带了O_CREAT 和O_EXCL选项。
成功调用mkfifo返回0，错误返回-1。
本函数只能创建一个不存在的管道文件，或者返回”文件已存在”错误。

例：pipe_read.c

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
void main(){
  FILE    *fp;
  char    buf[255];
  while ( 1 ){
    if ( (fp = fopen( "myfifo", "r" ) ) == NULL )
      return;
    fgets( buf, sizeof(buf), fp );
    printf( "gets:[%s]", buf );
    if ( strncmp( buf, "quit", 4 ) == 0 || strncmp( buf, "exit", 4 ) == 0 )
      break;
    fclose( fp );
  }
}

pipe_write.c

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

extern int errno;
void main(){
  FILE    *fp;
  char    buf[255];
  /*创建管道，如果已存在则跳过*/
  if ( mkfifo( "myfifo", S_IFIFO | 0666 ) < 0 && errno != EEXIST )
    return;
  while ( 1 ){
    if ( (fp = fopen( "myfifo", "w" ) ) == NULL )
      return; /*打开管道*/
    printf( "please input:" );
    gets( buf );
    fputs( buf, fp );
    fputs( "/n", fp );
    if ( strncmp( buf, "quit", 4 ) == 0  || strncmp( buf, "exit", 4 ) == 0)
        break;
    fclose( fp );
  }
}

Windows下的管道

Windows下的C语言管道示例link

#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int runcmd( char* lpCmd )
{
  char buf[2048] = {0};    //缓冲区
  DWORD len;
  HANDLE hRead, hWrite;    // 管道读写句柄
  STARTUPINFO si;
  PROCESS_INFORMATION pi;
  SECURITY_ATTRIBUTES sa;
  
  //ZeroMemory( buf, 2047 );
  sa.nLength = sizeof( sa );
  sa.bInheritHandle = TRUE;    // 管道句柄是可被继承的
  sa.lpSecurityDescriptor = NULL;
  
  // 创建匿名管道，管道句柄是可被继承的
  if( !CreatePipe( &hRead, &hWrite, &sa, 2048 ) )
  {
      printf( "管道创建失败!(%#X)\n", (unsigned int)GetLastError() );
      return 1;
  }

  ZeroMemory( &si, sizeof( si ) );
  si.cb = sizeof( si );
  si.dwFlags = STARTF_USESTDHANDLES | STARTF_USESHOWWINDOW;
  si.wShowWindow = SW_HIDE;
  si.hStdError = hWrite;
  si.hStdOutput = hWrite;

  // 创建子进程,运行命令,子进程是可继承的
  if ( !CreateProcess( NULL, lpCmd, NULL, NULL, TRUE, 0, NULL, NULL, &si, &pi ) )
  {
      printf( "创建进程失败!(%#x)\n", (unsigned int)GetLastError() );
      CloseHandle( hRead );
      CloseHandle( hWrite );
      return 1;
  }
  // 写端句柄已被继承,本地需要关闭,不然读管道时将被阻塞
  CloseHandle( hWrite );
  // 读管道内容,并显示
  while ( ReadFile( hRead, buf, 2047, &len, NULL ) )
  {
      printf( buf );
      ZeroMemory( buf, 2047 );
  }
  CloseHandle( hRead );
  return 0;
}

int main( int argc, char** argv )
{
  char cmd[256];
  printf( "输入命令行:" );
  gets( cmd );
  runcmd( cmd );
  system( "pause" );
  return 0;
}