深入解析C语言在Linux系统下的内存与文件操作 (c 内存 文件 linux)
C语言作为一门十分重要的编程语言，一直以来都在各种系统中广泛应用。在Linux系统中，C语言可以体现其强大的技术特色。特别是在内存和文件操作方面，C语言在Linux系统下展现了它的淋漓尽致。本文将深入解析C语言在Linux系统下的内存和文件操作，并且给出相关代码实例，为读者提供帮助和参考。
一、内存操作
1.内存分配函数
在C语言程序中，内存的分配与释放是一项非常重要的代码部分。在Linux系统中，我们常常需要动态地分配内存。C语言提供了三个常用的函数，用于对内存进行分配操作：
（1）malloc函数：该函数用于在内存中动态分配指定数量的字节的内存空间。返回值是一个指向分配内存的指针。如果分配失败，则返回NULL。
（2）calloc函数：该函数与malloc函数类似，但它会清空所分配的内存空间，将分配的每个字节都初始化为0。返回值是一个指向分配内存的指针。如果分配失败，则返回NULL。
（3）realloc函数：该函数用于重新分配已有的内存空间。它需要两个参数：一个是已分配内存的指针，一个是新的内存大小。它会尝试将原有的内存空间扩大或缩小为新的大小。新的空间可能在原有空间内部或是移动到另一个地方，因此指向原有内存的指针可能会改变，所以需要用返回值指向新的内存地址。如果分配失败，则返回NULL。
以下是三个函数的代码实例：
“`c
#include
#include
int mn() {
int *ptr1, *ptr2, *ptr3;
ptr1 = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
ptr2 = (int*)calloc(10, sizeof(int));
ptr3 = (int*)realloc(ptr2, 20 * sizeof(int));
if (ptr1 == NULL || ptr2 == NULL || ptr3 == NULL) {
printf(“Memory allocation fled!\n”);
return -1;
}
// Use the memory here
free(ptr1);
free(ptr3);
return 0;
}
“`
2.指针运算
在C语言中，指针变量是一个存储内存地址的变量，我们可以通过指针变量来访问、修改该内存地址上的值。指针变量与数组密切相关，数组名就是一个指向数组之一个元素地址的指针。下面是常用的指针运算符：
（1）&：取地址运算符，用于获取变量的地址，返回值是一个指向该地址的指针变量。
（2）*：间接寻址运算符，用于获取指针所指向的地址的值。
（3）++/–：自增/自减运算符，用于将指针变量自增/自减一个单位，单位大小取决于指针变量指向的数据类型。
（4）+/-：加减运算符，用于将指针变量加上/减去一个整数，用来遍历数组和指向连续内存块的指针。
以下是指针运算的代码示例：
“`c
#include
int mn() {
int a = 1, b = 2;
int *p1, *p2;
p1 = &a;
p2 = &b;
printf(“Address of a: %p\n”, p1);
printf(“Value of a: %d\n”, *p1);
printf(“Address of b: %p\n”, p2);
printf(“Value of b: %d\n”, *p2);
*p1 = 3;
(*p2)++;
printf(“New value of a: %d\n”, a);
printf(“New value of b: %d\n”, b);
int arr[] = {1, 2, 3};
int *p = arr;
printf(“Value of first element: %d\n”, *p); //1
p++;
printf(“Value of second element: %d\n”, *p); //2
return 0;
}
“`
3.动态数组
在C语言中，数组长度是不可变的。但是，在程序运行时，我们有时需要动态地创建数组，以便在需要时动态地改变数组长度。这时我们就需要使用动态数组。在Linux系统中，我们可以使用malloc函数来动态地创建数组。
“`c
int *arr = (int*)malloc(n * sizeof(int));
“`
另外，我们还可以使用realloc函数来扩展数组：
“`c
int *new_arr = (int*)realloc(arr, new_size * sizeof(int));
“`
以下是动态数组的代码示例：
“`c
#include
#include
int mn() {
int n = 3;
int *arr = (int*)malloc(n * sizeof(int));
if (arr == NULL) {
printf(“Memory allocation fled!\n”);
return -1;
}
arr[0] = 1;
arr[1] = 2;
arr[2] = 3;
for (int i = 0; i
printf(“%d “, arr[i]);
}
printf(“\n”);
int new_size = 5;
int *new_arr = (int*)realloc(arr, new_size * sizeof(int));
if (new_arr == NULL) {
printf(“Memory allocation fled!\n”);
free(arr);
return -1;
}
new_arr[3] = 4;
new_arr[4] = 5;
for (int i = 0; i
printf(“%d “, new_arr[i]);
}
printf(“\n”);
free(new_arr);
return 0;
}
“`
二、文件操作
在Linux系统中，使用C语言进行文件操作，可以通过fopen函数打开文件，使用fclose函数关闭文件，使用fread和fwrite函数读写文件。
1.文件读操作
（1）打开文件
使用fopen函数打开文件，需要指定文件路径和打开方式。
“`c
FILE *fptr = fopen(“file_path”, “mode”);
“`
文件打开模式可以是以下模式之一：
（1）r：以只读模式打开文件，文件必须存在。
（2）w：以只写模式打开文件，如果文件不存在，则会创建该文件，如果文件已经存在，则会清空文件内容。
（3）a：以追加模式打开文件，如果文件不存在，则创建文件，如果文件已经存在，则在文件末尾添加内容。
（4）r+：以读写模式打开文件，文件必须存在。
（5）w+：以读写模式打开文件，如果文件不存在，则会创建文件，如果文件已经存在，则会清空文件内容。
（6）a+：以读写模式打开文件，如果文件不存在，则会创建文件，如果文件已经存在，则在文件末尾添加内容。
（2）读取文件
使用fread函数从文件中读取指定数量的数据。它需要四个参数：一个是数据存储位置的指针，一个是每个数据项的大小，一个是需要读取的数据项数量，最后一个是文件指针。返回值是成功读取的数据项数量。
“`c
int fread(void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);
“`
例如，我们从文件中读取5个int类型的数据，代码如下：
“`c
FILE *fptr = fopen(“file_path”, “r”);
int arr[5];
fread(arr, sizeof(int), 5, fptr);
fclose(fptr);
“`
2.文件写操作
（1）打开文件
使用fopen函数打开文件。
“`c
FILE *fptr = fopen(“file_path”, “mode”);
“`
（2）写入文件
使用fwrite函数向文件中写入指定数量的数据。它需要四个参数：一个是数据存储位置的指针，一个是每个数据项的大小，一个是需要写入的数据项数量，最后一个是文件指针。返回值是成功写入的数据项数量。
“`c
int fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);
“`
例如，我们向文件中写入5个int类型的数据，代码如下：
“`c
FILE *fptr = fopen(“file_path”, “w”);
int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
fwrite(arr, sizeof(int), 5, fptr);
fclose(fptr);
“`
