嵌入式——Linux软件编程2

【Linux软件编程学习笔记】Shell循环、数组、函数 + C语言IO文件操作

📖今日学习内容：shell while、for循环，shell数组，shell函数； C语言IO文件操作。

🔍文章大纲

1. shell while循环
2. shell for循环
3. shell数组
4. shell函数
5. C语言文件IO操作（4.2 IO）
6. ✨学习重点
7. ⚠️易错点汇总
8. 📝今日学习小结

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1. while循环

while属于条件循环，条件为真就循环执行；条件为假退出循环。

语法格式

while 条件
do
    # 循环体代码
done

示例1：计数循环

i=1
while [ $i -le 5 ]
do
    echo "i = $i"
    i=$((i+1))
done

示例2：死循环

while true
do
    echo "死循环"
done

退出循环快捷键：Ctrl + C
拓展：until循环，条件为假执行，条件为真退出，日常开发用的比较少。

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2. for循环

shell有两种for写法：遍历集合版 、C语言风格for循环。

写法1：遍历列表（最常用）

for var in 1 2 3 4 5
do
    echo $var
done

配合通配符遍历目录文件：

#遍历当前目录所有sh文件
for file in *.sh
do
    echo $file
done

写法2：C语言风格for循环

for ((i=0; i<5; i++))
do
    echo $i
done

循环控制语句

• break：跳出整个循环，直接结束循环
• continue：跳过本次循环剩余代码，直接进入下一轮循环

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3. Shell数组

shell数组下标从0开始，shell数组不限制元素类型，内部全部存储字符串。

3.1 数组定义

#方式1：整体赋值
arr=(apple banana orange)

#方式2：单独给下标赋值
arr[3]="pear"

3.2 数组读取

echo ${arr[0]}   #读取下标0元素
echo ${arr[@]}   #读取数组全部元素
echo ${arr[*]}   #读取数组全部元素
echo ${#arr[@]}  #获取数组元素总个数

${arr[@]} 和 ${arr[*]}区别：

• @：把每一个元素作为独立个体；
• *：所有元素合并成一整个字符串。

3.3 数组遍历

arr=(10 20 30 40)
for v in ${arr[@]}
do
    echo $v
done

3.4 修改、删除数组元素

arr[1]=200       #修改指定下标元素
unset arr[2]     #删除下标为2的元素，**下标不会自动补齐**
unset arr        #删除整个数组

注意：unset arr[2]删除后，数组下标会保留空缺，不会自动重排！

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4. Shell函数

把重复代码封装成函数，实现代码复用，提高脚本可读性。

4.1 函数定义语法

方式一

func_name()
{
    #函数体
}

方式二

function func_name
{
    #函数体
}

4.2 函数调用

直接写函数名调用，不需要括号

func_name

4.3 函数传参

shell函数没有形参列表，依靠位置变量 $1 $2 $3 $# $@ $* $? 获取传入参数。

test_func()
{
    echo "第一个参数:$1"
    echo "第二个参数:$2"
    echo "参数总个数:$#"
}

test_func aa bb cc

4.4 函数返回值

• shell函数的return只能返回0‑255之间数字，用来表示执行状态，0成功，非0失败；
• 如果想要返回字符串/大数，不能用return；可以在函数内部echo输出，调用时用变量捕获输出结果。

示例：捕获函数输出

add()
{
    echo $(( $1 + $2 ))
}

res=$(add 10 20)
echo "结果=$res"

注意：return不能返回字符串，超出255数字会发生取模截断。

4.5 变量作用域

1. 脚本直接定义变量：全局变量，函数内外都可以访问。

2. 函数内部使用local修饰：局部变量，仅函数内部有效，函数执行结束销毁。

   demo()
   {
   local num=100
   echo $num
   }

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5. C语言文件IO操作（ IO）

Linux下一切皆文件。C语言标准IO库<stdio.h>，是对系统调用open/read/write的封装，带用户缓冲区；文件操作围绕FILE*文件指针完成。

5.1 三个标准流（程序启动自动打开）

文件指针	描述	文件描述符
stdin	标准输入，键盘	0
stdout	标准输出，终端屏幕	1
stderr	标准错误输出，终端屏幕	2

5.2 文件打开与关闭 fopen / fclose

#include <stdio.h>

FILE *fp;
//打开文件
fp = fopen("test.txt","r");

//必须判断打开是否成功！打开失败返回NULL
if(NULL == fp)
{
    perror("fopen"); //打印出错原因
    return -1;
}

//关闭文件，用完一定要关闭，刷新缓冲区，释放资源
fclose(fp);
fp = NULL; //置空，防止野指针

打开模式

模式	含义
r	只读，文件必须存在，否则打开失败
w	只写，文件不存在创建；存在则清空原有内容
a	追加写，文件不存在创建；在文件末尾追加
r+	可读可写，文件必须存在
w+	可读可写，不存在创建，存在清空
a+	可读+追加写

b模式：rb/wb二进制读写；Linux下文本文件和二进制文件无区别，Windows需要区分。

5.3 单字符读写 fgetc / fputc

int ch;
ch = fgetc(fp);  //从文件读取一个字符，读到末尾返回EOF(-1)
fputc('A', fp);  //向文件写入一个字符

5.4 按行读写 fgets / fputs

char buf[32]={0};
fgets(buf, sizeof(buf), fp); //读取一行，最多读size‑1个字节，会读取换行\n
fputs(buf, fp);              //把字符串写入文件，**不会自动加换行**

5.5 格式化读写 fprintf / fscanf

//向文件格式化输出
fprintf(fp,"num = %d\n",100);

//从文件格式化读取
int a;
fscanf(fp,"%d",&a);

5.6 二进制读写 fread / fwrite

用于读写结构体、二进制数据

size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

• ptr：数据缓冲区
• size：单个元素字节大小
• nmemb：读写多少个元素
• 返回值：成功读写的元素个数，不是字节数

5.7 文件位置指针（文件偏移）

fseek(fp, offset, whence); //移动文件位置指针
// whence: SEEK_SET 文件开头；SEEK_CUR 当前位置；SEEK_END 文件末尾

ftell(fp); //获取当前距离文件开头的字节偏移量
rewind(fp); //将文件指针重置到文件开头

5.8 缓冲区

标准IO自带用户态缓冲区：

1. 行缓冲：stdout，遇到\n才刷新缓冲区；
2. 全缓冲：普通磁盘文件，缓冲区满才刷新；
3. 无缓冲：stderr，直接输出。

手动刷新缓冲区：

fflush(fp);

5.9 判断文件结束

feof(fp)：判断上一次读取是否到达文件末尾，不能作为循环条件直接放最前面！

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✨学习重点

Shell部分

1. while循环 ：条件判断格式，死循环写法，break continue控制循环。
2. for循环两种写法 ：遍历集合for、C语言风格for((;;))，掌握通配符遍历文件。
3. shell数组：
   • ${arr[@]}获取全部元素；${#arr[@]}得到数组长度；
   • @与*的区别；
   • unset删除数组元素的行为特点。
4. shell函数：
   • 函数定义、调用不带括号；
   • 函数传参依靠位置变量$1 $2 $#，没有形参列表；
   • return只能返回0‑255状态码；获取字符串返回值要用$(函数)捕获echo输出；
   • local定义函数局部变量。

C语言文件IO部分

1. FILE*文件指针；fopen打开，一定要判断返回值是否为NULL ；用完fclose关闭文件。
2. 分清6种打开模式 r w a r+ w+ a+，重点区分w清空、a追加。
3. 文本读写：fgetc/fputc字符；fgets/fputs行；fprintf/fscanf格式化。
4. 二进制读写fread/fwrite，返回值是成功读写的元素个数，不是字节数。
5. 文件指针移动：fseek、ftell、rewind三个函数。
6. 标准IO缓冲区概念：行缓冲、全缓冲，fflush手动刷新缓冲区。
7. stdin stdout stderr三个标准流。

⚠️易错点汇总

Shell易错

1. while条件的[]，括号内侧必须留空格 ：while [ $i -le 5 ]，少空格直接语法报错。
2. shell算术运算不能直接写i=i+1，必须写成 i=$((i+1))。
3. 数组unset arr[2]只是清空该下标内容，不会重新排列下标，遍历会跳过该下标。
4. shell函数调用不能加括号 ，test_func()是定义；调用写test_func。
5. 函数return只支持0‑255数字，不能返回字符串，不能返回大于255数字 ，大数/字符串用echo+$()捕获。
6. 函数内不写local定义的变量全部是全局变量，容易出现变量污染。

C语言文件IO易错

1. fopen打开文件之后不判断NULL，直接操作fp，发生段错误。
2. 打开模式混淆：w会直接清空原有文件内容；a只能在末尾追加，不能修改中间数据。
3. fgets会读取换行符\n，读到的字符串末尾可能自带换行，需要手动处理。
4. fread/fwrite返回值是元素个数，不是字节数，判断返回值不要和字节数对比。
5. feof()不能放在循环最开头！只有读操作之后，才能用feof判断是否到文件末尾。
6. 文件打开之后忘记fclose，缓冲区数据丢失，资源泄露。
7. fseek打开"a"追加模式时，部分系统下写操作会强制回到文件末尾，seek修改位置不生效。
8. 缓冲区未刷新：程序崩溃时，缓冲区中还没写入磁盘的数据直接丢失，可以使用fflush强制刷盘。

📝今日学习小结

今天分为两大模块：

1. shell脚本：掌握while、for循环；shell数组增删遍历；shell函数定义调用、传参、返回值、局部变量。shell语法对空格符号非常敏感，写脚本要注意语法坑。
2. C语言标准文件IO：基于FILE*完成文件打开关闭、字符/行/格式化/二进制读写；掌握文件指针偏移；理解用户缓冲区机制。>

注意区分：shell是脚本语言；C语言IO是库函数，封装了系统调用，自带缓冲区，操作磁盘文件必须做好判空、关闭，防止内存、资源泄露。