Linux之基础IO

1.C语言中的文件操作函数

文件的打开

path为文件路径，mode为打开方式，它们都是字符串。

代码演示：

此时，当前目录中并没有log.txt文件，但是没关系，fopen会在当前路径下创建log.txt文件。

简单来说，当前路径指的是一个进程运行起来的时候，每个进程都会去记录自己当前所处的工作路径。所以当前路径也就是当前进程的工作路径。

下面来验证一下：

注∶使用fopen时，填写mode参数，单纯以w方式打开文件，会自动清空文件原有的数据。r+(读写）代表文件不存在则出错， w+(读写)代表文件不存在则创建。(带有+的表示读写)。a代表向文件中追加内容。 

打开文件方式的总结：

文件的关闭

C语言中的其它读写文件函数

int fputs(const char *s, FILE *stream);
char *fgets(char *s, int size, FILE *stream);

int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);
int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...);

2.系统文件IO操作函数

1.open

pathname:打开文件名
flags :标志位。(打开文件时，可以传入多个参数选项，用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
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
o_TRUNC:打开时，清空文件内容。
返回值:    成功则返回新打开的文件的文件描述符

                失败:返回-1 ,并且errno被设置。

RETURN VALUE

open() and creat() return the new file descriptor, or -1 if an error occurred (in which case, errno is set appropriately).

 flag如何传递多个选项，是通过比特位来传递选项的。

代码演示：

因此，我们可以使用|(或)来帮助我们传递多个参数，以此实现不同的功能。
mode参数
如果你使用O_CREAT参数创建一个新的文件，那么你还可以通过第三个参数mode来设置该文件的权限。

2.close

3.read

fd:要读取的文件

buf:存放读取内容的数组

count:读取的内容大小

4.write

fd:要写入的文件
buf:要写入的内容
count:所写内容的大小。

3.文件描述符fd 

文件描述符的引入

代码演示：

运行结果：

fd是一个整数，我们发现，结果是从3开始的，为什么是从3开始的呢？

在C语言阶段，我们知道在程序运行时，操作系统会默认打开三个标准输入输出流:标准输入，标准输出，标准错误。对应到C语言当中就是stdin、stdout以及stderr。在C++中则是cin、cout、cerr。

我们知道C语言中的stdin、 stdoutl以及stder这三个家伙实际上都是FILE*类型的，并不是int类型。是因为FILE*是一个结构体指针，对fd进行了封装，而在Linux层面，只认fd。

代码验证：

结果如下：

对fd的理解

进程要访问文件，必须先打开文件，一个进程可以同时打开多个文件，操作系统中有大量的进程，也就是说操作系统要同时打开大量的文件，操作系统要对这些打开的文件进行管理，方式：先描述，再组织。

上边，我们发现fd是从0,1,2,3,4,.........

我们在哪里将从0开始的连续增长的整数--------数组下标。

其实，文件描述符的本质就是数组下标。

对应的内核部分代码：

4.文件描述符的分配规则

代码演示：

如果先关闭了0号文件描述符呢？

结论：

文件描述符是从最小并且没有被使用的开始分配的。

5.重定向 

重定向的原理

（以输出重定向为例）

输出重定向的本质：

更改进程指向的files_struct内的struct file* fd_array[]数组内下标1内指向的struct file对象的地址。

重定向对应的系统调用

dup2

RETURN VALUE（返回值）
       On success, these system calls return the new descriptor.  On error, -1 is returned, and errno is set appropriately.

        成功则返回新的文教描述符；  失败则返回-1，并且errno被设置。

代码演示：

结果：

关于dup2(int oldfd,int newfd)两个参数的填写

以上边的代码为例，目的是将本该打印到显示器的内容显示到log.txt文件中，结合对文件描述符的理解（文件描述符就是数组下标，struct file* fd_array[]数组内填写的是struct file对象的地址），再结合2号手册

我们不难理解到，我们是要把地址为fd对应的struct file地址拷贝到地址为1对应的位置，所以，要重定向的目标文件描述符在后（newfd）, 要进行重定向的文件描述符在前（oldfd）。

6.理解Linux下一切皆文件

底层不同的硬件，一定对应不同的操作方法，但是OS管理这些底层硬件，使用统一的结构来进行管理的，在OS视角，底层硬件没有任何区别。