Linux第五节：基础IO

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零、引言

0.1 重谈文件

1. 空文件，也要在磁盘中占据空间
2. 文件 = 文件类容 + 文件属性
3. 文件操作 = 对内容 + 对属性 or 对内容和属性
4. 标定一个文件，必须使用：文件路径+文件名「唯一性」
5. 如果没有指明对应的文件路径，默认就是在当前路径进行文件访问
6. 当我们把fopen/fclose/fread/fwrite 等接口写完，代码编译之后，形成的二进制可执行程序，但是没有运行，文件对应的操作有没有执行呢？
   ----没有----对文件操作就是进程对文件的操作。
7. 一个文件没有被打开，可以直接进行文件访问吗？----不能----打开文件：用户进程+OS

所以，文件操作的本质：进程与被打开文件的关系。

0.2 重谈文件操作（C语言）

1. C语言有文件操作接口，C++有文件操作接口，Java、Python、PHP、go、shell 都提供了文件接口操作，但是接口都不一样。
2. 文件在磁盘上->磁盘是硬件->OS管理硬件->所有人访问磁盘不能绕过OS-> 必须使用OS提供的接口->操作系统只有一个。

所以，上层语言无论如何变化，库函数底层必须调用系统调用接口；库函数可以千变万化，但是底层不变，学习不变的东西就可以降低学习成本。

0.3 C语言文件操作

#include 

// 没有指明路径，自动在当前路径下生成
#define FILE_NAME "log.txt"

int main()
{
	// 1.文件打开
	
	// r 只读, w 只写, r+（不存咋出错）/w+（不存咋创建） 读写, r+b/w+b 二进制形式读写 , a（追加） , a+
	FILE* fp = fopen(FILE_NAME, "w"); 
	if(NULL == fp)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	// 2.文件操作
	int cnt = 5;
	while(cnt)
	{
		fprintf(fp,"%s:%d\n","hello linux file",cnt--);
	}
	// 3.文件关闭
	fclose(fp);
}

1. 在C语言中，以 w 方式单纯打开文件，会自动清空对应内部数据。
2. 创建的新文件，默认权限是 -rw -rw- r--
3. 所以语言级别对文件操作，一定有系统层面的系统调用。

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一、系统文件IO

1. 1 使用比特位传递选项

一个比特为一个选项，且不能重复。有点像数据结构中哈希的思想。

// 每一个宏，对应的数值，只有一个比特位是1，彼此位置不重复
#define ONE (1<<0)
#define TWO (1<<1)
#define THREE (1<<2)
#define FOUR (1<<3)

void show(int flags)
{
	if(flags & ONE) printf("one\n");
	if(flags & TWO) printf("two\n");
	if(flags & THREE) printf("three\n");
	if(flags & FOUR) printf("four\n");
}

int mian()
{
	show(ONE); //打印 one
	show(TWO); //打印 two
	show(ONE | TWO); // 打印one和two
}

这样就可以使用不同的标记位打印不同的选项。

1.2 系统接口

// 1.打开文件
// pathname 路径， flags 标记位（读写等选项）， mode 权限
int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);

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

// 2.open\close\write\read\seek 这里就举两个例子
#include
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count); // 覆盖式写入，不会清空内部数据
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count); // 覆盖式写入，不会清空内部数据

二、文件

2.1 如何理解文件

• 进程可以打开多个文件吗？
  • 可以，系统中一定会存在大量的被打开的文件
  • 被打开的文件会被OS管理起来 ----先描述，再组织
  • OS为了管理被打开的文件，一定会为文件创建对应的 内核数据结构 ----struct file{ };----这里面包含了文件的大部分属性
  • 通过管理这个数据结构来管理文件。

2.2 文件描述符 fd

通过对 open 的学习我们知道了，文件描述符就是一个小整数：1&2&3

• Linux默认情况下会有三个缺省打开的文件描述符：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，所以输入输出还可以采用一下几种方式：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
int main()
{
	char buf[1024];
	ssize_t s = read(O, buf, sizeof(buf));
	if(s > 0){
		buf[s] = 0;
		write(1,buf,strlen(buf));
		write(2,buf, strlen(buf));
	}
	return 0;
}

从小到大，按照从小到大且没有被占用的规则来分配fd----fd的分配规则
重定向：int dup2(int oldfd, int newfd) 将 oldfd``oldfd拷贝后剩下的的是 oldfd

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