1. open函数和close函数
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
#include <unistd.h>
int close(int fd);open函数是一个用于打开或创建文件的系统调用，C语言的fopen函数就是对该函数的封装。
pathname：要打开或创建的文件的路径名(相对路径或绝对路径)。flags：控制文件打开模式的标志，如只读、只写、读写、创建等。mode：当创建新文件时，指定文件的权限。这个参数是可选的，仅当在flags中设置了O_CREAT标志时使用。
close函数对应的自然就是fclose函数，将open函数的返回值作为参数传入即可关闭文件，就不过多解释了，重要的是open函数的使用。
1.1 flag参数
该参数是一个整型值，通过一系列的宏来传递参数，常用的有：
O_RDONLY：只读模式打开。O_WRONLY：只写模式打开。O_RDWR：读写模式打开。O_CREAT：如果文件不存在，则创建它。使用这个选项时，需要提供第三个参数mode，指定新文件的权限。O_EXCL：与O_CREAT一起使用时，如果文件已存在，则返回错误。这用于测试文件是否存在。O_TRUNC：如果文件已存在且为普通文件且以只写/读写方式打开，则其长度被截断为0。O_APPEND：写入时将数据追加到文件末尾。
flags本质上是一个位图，而这些宏本质上都是只有一个比特位为1的整型值。
这样的设计方式，使得我们可以利用flags同时传递多条信息，例如：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
int fd = open("test.txt", O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC);
close(fd);
return 0;
}
// open函数内部判定某个flag是否被选用的原理如下
if(flags & O_CREAT)
{
// ...
}
if(flags & O_WRONLY)
{
// ...
}
if(flags & O_TRUNC)
// ...1.2 mode参数
mode参数指定新创建文件的权限（只有当flags参数中包含O_CREAT时使用），通常与umask的设置相结合来确定最终权限。
一些常见的权限包括：
S_IRUSR、S_IWUSR、S_IXUSR：分别表示文件所有者的读、写、执行权限。S_IRGRP、S_IWGRP、S_IXGRP：分别表示用户组的读、写、执行权限。S_IROTH、S_IWOTH、S_IXOTH：分别表示其他用户的读、写、执行权限。
传参的原理和方式与flags相同，但是使用上面的这些宏来传参太过麻烦了，这些宏的数值实际上是有规律的，分别与权限的八进制表示相对应。
不清楚权限的八进制表示方式的小伙伴可以参考我的这篇博文：Linux笔记---Linux权限理解_linxu用户权限的笔记-CSDN博客
例如，假设"test.txt"在当前目录下不存在，我们希望在创建该文件时将文件的读写权限全部放开：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
int fd = open("test.txt", O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC, 0666);
close(fd);
// 等价于
// FILE* fp = fopen("test.txt", "w");
// fclose(fp);
return 0;
}open函数新建文件时，如果我们没有传入mode，那么新文件的权限就会显示为乱码：
1.3 文件描述符
open函数的返回值是对应文件的文件描述符，即当前程序中已打开的文件在管理文件指针的数组(file* fd_array[])中的下标，从0开始依次递增。
但由于程序在启动时会默认打开stdin、stdout、stderr，所以我们自己打开的文件的文件描述符是从3开始递增的。 
分配下标的规则也很简单：当有文件被打开时，依次遍历fd_array数组，找到第一个为空的下标。
假如我们将1号文件关闭，再另打开一个文件，那么这个文件就会占据1号下标，同时被各种库函数当作标准输出：
#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
close(1);
int fd = open("test.txt", O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC, 0666);
if(fd == 1)
printf("喜欢stdout的小朋友你们好啊！我是test.txt，stdout已经被我干掉了！\n");
fprintf(stdout, "fd: %d\n", fd);
return 0;
}
可以看到，printf函数将内容输出到了test.txt而不是标准输出。
2. write函数和read函数
2.1 write函数
write函数用于向文件描述符中写入数据。
#include <unistd.h>
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
fd：文件描述符，表示要写入的文件、管道、套接字等。buf：指向要写入数据的缓冲区的指针。count：要写入的数据的字节数。
write函数的返回值为实际写入的字节数，如果发生错误则返回 -1，并设置errno来指示错误原因。
2.2 read函数
read函数用于从文件描述符中读取数据。
#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
fd：文件描述符，代表了需要读取的文件或设备。buf：一个指向用户分配的缓冲区的指针，read函数将把读取到的数据写入该缓冲区。count：需要读取的字节数，表示最多读取count字节数据。
read函数的返回值为实际读取到的字节数，如果到达文件末尾则返回0，如果发生错误则返回 -1，并设置errno来指示错误原因。
2.3 示例代码
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main() {
int fd;
char buffer[1024];
// 打开文件
fd = open("test.txt", O_RDWR | O_CREAT, 0666);
if (fd == -1) {
perror("open");
return 1;
}
// 写入数据
const char *data = "Hello, World!";
ssize_t bytes_written = write(fd, data, strlen(data));
if (bytes_written == -1) {
perror("write");
close(fd);
return 1;
}
// 移动文件指针到文件开头
lseek(fd, 0, SEEK_SET);
// 读取数据
ssize_t bytes_read = read(fd, buffer, sizeof(buffer));
if (bytes_read == -1) {
perror("read");
close(fd);
return 1;
}
// 输出读取的数据
buffer[bytes_read] = '\0';
printf("Read: %s\n", buffer);
// 关闭文件
close(fd);
return 0;
}首先使用open函数以读写方式打开一个文件，如果文件不存在则创建它。然后使用write函数向文件中写入数据，接着使用lseek函数将文件指针移动到文件开头，再使用read函数从文件中读取数据，最后关闭文件。
3. 重定向
我们在命令行当中可以使用">"、">>"、"<"来进行重定向，即将一个程序的结果输出到文件中，或者从一个文件中读取程序的输入。
重定向的类型
- [>]输出重定向：将本来应该输出到标准输出（终端屏幕）的数据重定向到一个文件中。
- [<]输入重定向：将本来应该从标准输入（键盘）读取的数据重定向到一个文件中。
- [>>]追加重定向：将数据追加到一个文件的末尾，而不是覆盖文件的内容。
那么，重定向的本质是什么呢？
还记得我们在文件描述符那里举得例子吗？这就是重定向的本质，即修改文件描述符所指向的内容，也是我们在代码层面进行重定向的方式之一。
但是，利用下标分配的机制来进行重定向未免有点繁琐，而且不够精确，可读性，可维护性都较差。
在代码层面，我们常用的重定向的方式是使用dup2系统调用。
3.1 dup2函数
int dup2(int oldfd, int newfd);它的作用是将oldfd所指的文件描述符复制到newfd，并且返回newfd。
如果newfd已经打开，则先关闭newfd，再进行复制。该函数成功时返回新的文件描述符，失败时返回 -1，并设置相应的错误码。
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
int fd = open("test.txt", O_WRONLY | O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR);
dup2(fd, 1);
printf("喜欢stdout的小朋友你们好啊！我是test.txt，stdout已经被我干掉了，这条消息不会写到标准输出啦！\n");
return 0;
}
3.2 命令行重定向
实际上，我们平时写的输出重定向是简写的形式：
./a.out > normal.txt完整的写法如下，即将标准输出重定向到log.txt：
./a.out 1 > normal.txt并且支持多次重定向：
./a.out 1 > normal.txt 2 > error.txt这也在一定程度上解释了stderr存在的原因，虽然stdout和sdterr都指向显示屏，但是我们可以使用重定向的方式，将错误信息与输出信息分开。
如果需要将stdout和stderr重定向到同一个文件，需要采用以下的写法：
./a.out 1 > log.txt 2 >> log.txt
./a.out 1 > log.txt 2 > &1
错误写法(每次重定向都会重新打开一次文件，导致stdout的内容被覆盖)：
./a.out 1 > log.txt 2 > log.txt