基础IO（LINUX）

一、C文件接口

1.C默认会打三个输入输出流，分别是stdin,stdout,stderr,对应的文件描述符分别是1,2,3。
2.这三个流的类型都是FILE*，fopen返回值类型，文件指针；

二、接口介绍

OPEN:
  #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);

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，用下面的一个或者多个常量进行“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。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

三、系统调用和库函数

库函数（C标准库中的函数）：fopen fclose fread fwrite ……
系统调用接口：open close read write lseek ……
库函数和系统调用接口是上下级的关系
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

在这里插入图片描述
注：fopen,fclose等f系列的库函数一般在用户操作接口中的lib中

四、文件描述符

LINUX下，一切皆文件
LINUX进程默认情况下有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

在这里插入图片描述
理解：

进程执行open系统调用的时候，进程和文件的关系一般是一对多的关系，一个进程中可以打开多个文件。当打开文件时，操作系统在内存中创建相应的数据结构来描述目标文件，我们把它称为file结构体，表示一个已经打开的文件。为了将进程和文件联系起来，因此每个进程中都有一个*files指针，这个指针指向一个files_struct表，这个表中包含一个指针数组，数组中的每个元素都是一个指向打开文件的指针，因此文件描述符本质上就是该数组的下标，通过文件描述符就可以找到对应文件。

文件描述符的分配规则：从最小的未被使用的文件描述符开始分配

重定向：
在这里插入图片描述
理解：

当关闭标准输出时，myfile的地址将会被写在文件描述符为1的位置，而printf函数是C库中的IO函数，一般往stdout输出，而stdout底层访问文件时，找的是文件描述符为1的位置，因此此时已经是myfile的地址，所以将内容写到了myfile文件中，而没有写进显示器地址中，完成了输出重定向。

五、FILE

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，因此C库当中的FILE结构体内部必定封装了fd
在这里插入图片描述
运行结果：
hello printf
hello fwrite
hello write
但如果对进程实现重定向，./hello > file，结果为：
hello write
hello printf
hello fwrite
hello printf
hello fwrite
造成结果不同的原因为：

首先了解缓冲方式分为三种：无缓冲，行缓冲（显示器），全缓冲（硬盘）
ptintf和fwrite是库函数，会自带缓冲区，数据缓冲方式为行缓冲，但当重定向到文件后，缓冲方式会变为全缓冲，放在缓冲区的数据不会立即刷新，而是等待进程结束后统一刷新
fork( )创建子进程，父子进程要发生写时拷贝，因此父进程准备刷新时，子进程也有一份同样的数据，因此产生两份数据
write没有输出两次，表明write不带缓冲区库函数是系统调用的“上层”，是对系统调用的封装，而write没有缓冲区，但printf、fwrite有缓冲区，因此缓冲区是二次加上的，由C标准库提供

六、文件系统

权限：可读、可写、可执行、粘滞位
文件包括文件内容和文件属性
inode: 保存文件属性

通常情况下一个文件有一个inode
一个inode有一个inode号
文件名和inode之间有映射关系

查找文件步骤：inode号 -> inode -> 数据块 -> 数据
LINUX中操作任何文件都是在特定目录下操作，目录也是文件，所以目录里面必定包含文件名和文件名与inode号之间的映射关系
硬链接：硬链接没有独立的inode号硬链接是文件名和inode号之间的映射关系
软链接：软链接有独立的inode号软链接是一个独立的目标文件软链接里面放了目标文件所在的路径和内容

注：

若有一个三级目录，dir dir1 dir2
则dir的硬链接数为3：dir和它本身inode号的映射关系 +dir和它当前目录的映射 + dir和下级目录dir1的映射
dir1的硬链接数为3：dir1和本身inode号的映射 +dir1和它当前目录的映射 + dir1和下级目录dir2的映射
dir2的硬链接数为2：dir2和本身inode号的映射 +dir2和当前目录的映射

文件的三个时间：

Access 最后访问的时间
Modify 文件内容最后修改的时间
Change 属性最后修改的时间