Linux----基础I/O

回顾C文件接口

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写文件

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
int main ()
{
    umask(0);
    int fd = open("myfile",O_WRONLY|O_CREAT,0644);
    if(fd < 0)
    {
        perror("open");
        return 1;
    }
    int count = 5;
    const char *msg = "hello world!\n";
    int len = strlen(msg);
    while(count--)
    {
        write(fd,msg,len);
    }
    close(fd);
    return 0;
}

读文件

#include<stdio.h>
 #include<sys/types.h>
 #include<sys/stat.h>
 #include<fcntl.h>
 #include<unistd.h>
 #include<string.h>
  int main (){
     umask(0);
     int fd = open("myfile",O_WRONLY);
     if(fd < 0){
         perror("open");
         return 1;
     }
     int count = 5;
     const char *msg = "hello world!\n";
    char buf[1024];
     while(1){
         ssize_t s = read(fd,buf,strlen(msg));//类比write
         if(s > 0){
             prin![这里写图片描述](https://img-blog.csdn.net/20180529134822775?watermark/2/text/aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3OTM0MTAx/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70)tf("%s",buf);
         }
         else{
             break;
         }
      }
     close(fd);
     return 0;
 }

open接口

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

 int open(const *pathname,int flags);
 int open(const *pathname,int flags,mode_t mode);

pathname:要打开或创建的目标文件。
flags：打开文件时，可以传入多个参数选项，用下面的一个或多个常量进行“或”运算，构成flags。
参数：

• O_RDONLY：只读打开
• O_WRONLY:只写打开
• O_RDWR:读，写打开
  这三个常量，必须指定一个且只能指定一个
• O_CREAT:若文件不存在，则创建它。需要使用mode选项，来指明新文件的访问权限
• O_APPEND:追加写

返回值：

• 成功：新打开的文件描述符
• 失败：-1

open函数返回值

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系统函数与库函数

• fopen fclose fread fwrite 都是C标准库中的函数，称之为库函数
• open close read write都是属于系统提供的接口，称之为系统调用接口

可以认为,f#系列的函数，都是对系统调用的封装，方便二次开发。

文件描述符fd

Linux进程默认情况下会有3个缺省打开的文件描述符，分别是标准输入0，标准输出1，标准错误2。

0，1，2对应的物理设备一般是：键盘，显示器，显示器。

文件描述符就是从0开始的小整数。当我们打开文件时，操作系统下内存中要创建相应的数据结构来描述目标文件。于是就有了file结构体，表示一个已经打开的文件对象。而进程执行open系统调用，所以必须让进程和文件关联起来。每个进程都有一个指针*file，指向一张表files_struct，该表最重要的部分就是包含一个指针数组，每个元素都是一个指向打开文件的指针。所以，本质上文件描述符就是该数组的下标。所以，只要拿着文件描述符，就可以找到对应的文件。

文件描述符分配规则

int main()
{
    int fd = open("myfile", O_RDONLY);//只读方式打开
    if(fd < 0)
       {
              perror("open");
              return 1;
       }
       printf("fd: %d\n",fd);

       close(fd);
       return 0;
}

在代码的最开始加入代码close(0) 在运行发现结果变换成了
由此可见：在file_struct数组当中，找到当前没有被使用的最小的一个下标，作为新的文件描述符。

FILE

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• 因为IO相关函数与系统调用接口对应，并且库函数封装系统调用，所以本质上，访问文件都是通过fd访问的。
• 所以C库当中的FILE结构体中，一定封装了fd。

文件系统

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通过ls -l可以看到文件元数据

每行包含7列：

• 模式
• 硬链接数
• 文件所有者
• 组
• 大小
• 最后修改时间
• 文件名

ls -l读取存储在磁盘上的文件信息，然后显示出来。还可以使用stat来显示单个文件的信息。

inod

• 超级块：存放文件系统本身的结构信息
• i节点表：存放文件属性（文件大小，所有者，最新修改时间等）
• 数据区：存放文件内容

将属性与数据分开存放的想法看起来简单，但是是怎么操作的呢？

创建一个新文件主要有以下四个操作：

1. 存储属性：内核先找到一个空闲的i节点（这里是263466）。内核把文件信息记录到其中。
2. 存储数据：该文件需要在三个磁盘块，内核找到了三个空闲块300，500，800。将内存缓冲区中的内容依次写入。
3. 记录分配情况：文件内容按300，500，8，，顺序存放。内核在inode上的磁盘分布区记录了上述块列表。
4. 添加文件名到目录：新的文件名abc。内核将入口（263466，abc）添加到目录文件。文件名和inode之间的对应关系将文件名和文件的内容及属性连接起来。

硬链接

• a和b的连接状态完全相同，他们被称为指向文件的硬链接。内核记录了这个连接数，inode 71178543的硬连接数为2。
• 在删除文件时：1. 在目录中将对应的记录删除 2.将硬连接数-1，如果为零，则将对应的磁盘释放。

软连接

硬链接通过inode引用另一个文件，软连接通过名字引用另一个文件