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fopen：打开文件 FILE *fopen(const char *path,const char *mode)
open：int open(const char*pathname,int flags);
从task_struct的角度理解文件描述符是什么？通过查看源码可知：
（1）从源码的角度理解，文件流指针（struct _IO_FILE）是什么？
1.复习下C的文件接口
fopen：打开文件
FILE *fopen(const char *path,const char *mode)
path：带有路径的文件名称（如果说不带有路径，打开的文件可以是在当前路径下）
mode：打开文件的方式
下表为一些常见的mode
| 文件使用方式 | 含义 | 如果指定文件不存在 |
| “r”（只读） | 为了输入数据，打开一个已经存在的文本文件 | 出错 |
|
“w”
（只写）
|
为了输出数据，打开一个文本文件 （输出的时候会将之前的内容清空） | 建立一个新的文件 |
| “a”（追加） | 向文本文件尾添加数据 | 出错 |
| “rb”（只读） | 为了输入数据，打开一个二进制文件 | 出错 |
| “wb”（只写） | 为了输出数据，打开一个二进制文件 | 建立一个新的文件 |
| ab”（追加） | 向一个二进制文件尾添加数据 | 出错 |
| “r+”（读写） | 为了读和写，打开一个文本文件 | 出错 |
| “w+”（读写） | 为了读和写，建议一个新的文件 | 建立一个新的文件 |
| “a+”（读写） | 打开一个文件，在文件尾进行读写 | 建立一个新的文件 |
| “rb+”（读写） | 为了读和写打开一个二进制文件 | 出错 |
| “wb+”（读写） | 为了读和写，新建一个新的二进制文件 | 建立一个新的文件 |
| “ab+”（读写） | 打开一个二进制文件，在文件尾进行读和写 | 建立一个新的文件 |
fwrite：向文件当中写
size_t fwrite(const void*ptr,size_t size,size_t nmemb,FILE *stream);
参数：ptr：要往文件中写的内容
size：定义往文件中写的时候，一个块是多大，单位字节；（通常定义为一个字节）
nmemb：期望写多少块
stream：文件流指针
返回值：返回成功写入到文件的块数
通常情况下，代码调用时，这样设置：
size：1（1个块的大小是1字节）
nmemb：块的个数（期望写多少字节）
返回值：成功写入文件当中块的个数（成功写入文件中的字节数量）
fread：从文件当中读
size_t fread(void *ptr,size_t size,size_t nmemb,FILE*stream)
参数：ptr：将文件中的内容保存到ptr指向的内存空间当中（这个内存空间一定要是合法的（程序员自己定义的））
size：定义从文件中读的时候，一个块是多大，单位字节；（通常定义为一个字节）
nmemb：期望读多少块
stream：文件流指针
返回值：返回成功读入的文件块的个数
fseek：移动文件流指针的位置
参数：stream：文件流指针
offset：偏移量
whence：将文件流指针偏移到什么位置
SEEK_SET：文件头部
SEEK_CUR：当前文件流指针的位置
SEEK_END：文件末尾
返回值：成功：0
失败：-1
int fclose(FILE*fp);关闭文件
fp：文件流指针
作用：关闭文件流（关闭文件）
注意：打开的文件使用完成之后一定要记得关闭文件，否则
当文件句柄持续泄露的时候，最终进程就不能打开新的文件了；内存泄漏，导致进程占用的内存资源过多，如果持续泄漏，操作系统是没有办法满足进程申请内存资源的请求，操作系统就会强杀进程
2.系统调用的文件接口
open：
int open(const char*pathname,int flags);
int open(const char*pathname,int flags,mode_t mdoe);
参数：pathname：要打开或创建的文件目录
flags：打开文件时可以传入多个参数选项，用下面的一个或者多个常量进行“或”运算，构成flags。
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，来指明文件的访问权限
O_APPEND：追加写
举一个例子：O_RDWR | O_CREAT：以可读可写的方式打开文件，若文件不存在则创建它。
mode：当创建一个新文件的时候指定新创建文件的权限；传递一个8进制的数字（就是权限，例如0664）
返回值：成功：新打开的文件描述符
失败：-1
write：写
ssize_t write(int fd,const void *buf,size_t count);
参数：fd：文件描述符
buf：将buf指向的内容写到文件当中去
count：期望写多少字节
返回值：返回写入的字节数量
read：读
ssize_t write(int fd,const void*buf,size_t count);
参数：fd：文件描述符
buf：将文件当中读到的内容写到buf指向的空间当中去
count：期望读多少字节
返回值：返回读到的字节数量
lseek：移动文件流指针
off_t lseek(int fd,off_t offset,int whence);
参数：fd：文件描述符
offset：偏移量，字节单位
whence：偏移的位置
SEEK_SET：文件头部
SEEK_CUR：当前文件流指针的位置
SEEK_END：文件末尾
返回值： 成功：返回偏移的位置，单位字节
失败：返回-1
close：
int close(int fd);
关闭文件描述符
3.文件描述符
（1）文件描述符：文件描述符就是一个小正数（没有负数）
（2）打印文件描述符的值
（3）文件描述符的分配规则：最小未使用
文件描述符不是固定进行分配，而是按照最小未使用原则进行分配的
由上图可知：当我们关闭0号文件描述符的时候，系统给我们fd分配的就是0
4.内核理解文件描述符
从task_struct的角度理解文件描述符是什么？
通过查看源码可知：
当我们创建一个进程的时候就会产生一个task_struct结构体，task_struct结构体中含有一个files_struct结构体指针，指向一个files_struct结构体，在这个files_struct结构体中有一个fd_array数组，文件描述符就是fd_array这个数组的下标。
面试题：一个进程最多打开多少个文件描述符 ？
这个问题的场景并不是在基础IO（面试官和你探讨文件操作的时候问道的），而大多数场景都是和面试官在讨论网络编程的时候，会被问到的。
- 系统当中针对一个进程打开的文件描述符的数量是有限制的。
- 通过ulimit -a可以查看到“open files”的大小，而“open files”的大小就是一个进程可以打开的文件描述符的数量。
- 我的机器中看到的“open files”的大小是1024/100001，也就是意味着，我的机器创建出来的进程最大打开的文件数量就是1024/100001
- “open files”的大小并不是没有办法改变的，是可以通过ulimit -n[count]进行改变。
5.理解文件描述符和文件流指针的区别
（1）从源码的角度理解，文件流指针（struct _IO_FILE）是什么？
文件流指针FILE*及struct _IO_FILE是一个由C标准库定义的结构体，这个结构体中的一个int _filen元素保存文件描述符的数值。
这个结构体数组中含有我们在exit函数执行的时候清理缓冲区时提到的那个缓冲区：
现在就知道为什么_exit函数不清理缓冲区吗？
因为缓冲区是C标准库定义的，而_exit函数是系统调用函数，当然不会清理缓冲区了。
（2）将文件描述符和文件流指针结合起来
文件流指针对应的结构体 struct _IO_FILE这个结构体内部的成员变量 int _fileno保存了对应的文件描述符数值。
总结：文件流指针是标准库操作文件句柄，文件描述符是系统调用接口。
文件流指针中包含了一个成员变量，这个成员变量中保存的就是文件描述符。
库函数内部封装的就是系统调用函数。
缓冲区是由C标准库定义的，是用户态的缓冲区，存在于文件流指针的结构体中。
6.重定向
（1）重定向的符号
>：清空重定向
>>：追加重定向
（2）重定向的接口
int dup2（int oldfd,int newfd）;
作用：将newfd的值重定向为oldfd，既newfd拷贝oldfd
参数：oldfd/newfd均是文件描述符
成功：1.关闭newfd
2.让newfd指向oldfd对应的struct file*结构体
失败：1.如果oldfd是一个非法/无效的文件描述符，则重定向失败；newfd没有变化
2.如果oldfd和newfd的值相等，则什么事都没干
（3）重定向代码
重定向标准输出到1.txt文件当中
7.静态库&动态库
什么是库：静态库和动态库都是程序代码的集合。一般是为了方便将程序提供给第三方使用，就是将程序编写成二进制库文件提供给第三方（用户）使用调用着不必关心内部实现，只需要关心如何使用（如何调用）即可
（1）动态库
特征：win：没有前缀，后缀为dll
linux：前缀为lib，后缀为.so
生成：使用gcc/g++编译器，增加两个命令行参数
-fPIC
-shared
生成动态库的代码中不需要包含main函数
使用：编译可执行程序的时候，依赖动态库
-L [path] ：指定动态库所在的路径
-l[动态库的名称（去掉前缀和后缀之后的名称）]：指定编译可执行程序时，依赖的动态库。
都有哪些方式让程序可以找到动态库：
1.将动态库放到可执行程序的路径下（不推荐）
2.配置LD_LIBBARY_PATH
动态库的环境变量：LD_LIBBARY_PATH（推荐的方式，公式中在客户机器部署的时候，常用的手段）
3.放到系统库的路径下：/lib64
（2）静态库
特征：win没有前缀，后缀为.lib
linux：前缀为lib，后缀为.a
生成：第一阶段：使用gcc/g++将源代码编译成为目标程序（.o）
第二阶段：使用ar -rc 命令编译目标程序成为静态库
ar -rc [静态库文件名称] [目标文件]
注意：如果直接使用源码时不行的
8.软硬链接
软连接：目标文件的快捷方式
生成：ln -s 源文件 软连接文件
注意事项：
- 修改软连接文件，源文件也会被修改
- 源文件如果被删除，软连接文件还在的，修改软连接文件，会重新建立源文件，重新建立链接关系（这种要慎重）一定要在删除源文件的时候，将软链接文件也删除掉
硬链接：目标文件的替身
生成：ln 源文件 硬链接文件
9.文件系统
stat可以看到更多信息
ext2文件系统：
Linux ext2文件系统，上图为磁盘文件系统图（内核内存映像肯定有所不同），磁盘是典型的块设备，硬盘分区被 划分为一个个的block。一个block的大小是由格式化的时候确定的，并且不可以更改。例如mke2fs的-b选项可以设 定block大小为1024、2048或4096字节。而上图中启动块（Boot Block）的大小是确定的。
- Block Group：ext2文件系统会根据分区的大小划分为数个Block Group。而每个Block Group都有着相同的结构组成。政府管理各区的例子
- 超级块（Super Block）：存放文件系统本身的结构信息。记录的信息主要有：bolck 和 inode的总量，未使用的block和inode的数量，一个block和inode的大小，最近一次挂载的时间，最近一次写入数据的时间，最近一次检验磁盘的时间等其他文件系统的相关信息。SuperBlock的信息被破坏，可以说整个文件系统结构就被破坏了
- GDT，Group Descriptor Table：块组描述符，描述块组属性信息，有兴趣的同学可以在了解一下
块位图（ Block Bitmap ）： Block Bitmap 中记录着 Data Block 中哪个数据块已经被占用，哪个数据块没有被占用
[root@localhost linux]# touch abc[root@localhost linux]# ls -i abc263466 abc
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存储在三个磁盘块，内核找到了三个空闲块： 300,500 ， 800 。将内核缓冲区的第一块数据复制到 300 ，下一块复制到 500 ，以此类推。3. 记录分配情况文件内容按顺序 300,500,800 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 。 linux 如何在当前的目录中记录这个文件？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。