Linux操作系统--基础I/O(上)
目录
1.回顾C文件接口
stdin、stdout、stderr
2.系统文件I/O
3.接口介绍
4.open函数返回值
5.文件描述符fd
5.1 0&1&2
1.回顾C文件接口
hello.c写文件
#include<stdio.h>
#include<string.h>int main()
{FILE *fp = fopen("myfile","w");if(!fp){printf("fopen error!\n");}const char *msg = "hello friend!\n";int count = 5;while(count--){fwrite(msg,strlen(msg),1,fp);}fclose(fp);return 0;
}hello.c读文件
#include<stdio.h>
#include<string.h>int main()
{FILE *fp = fopen("myfile","r");if(!fp){printf("fopen error!\n");}char buf[1024];const char *msg = "hello friend!\n";while(1){//size_t s = fread(buf,strlen(msg),1,fp);if(s>0){buf[s] = 0;printf("%s",buf);}if(feof(fp)){//用于检测文件是否读到末尾break;}}fclose(fp);return 0;
}输出信息到显示器
#include<stdio.h>
#include<string.h>int main()
{const char *msg = "hello fwrite\n";fwrite(msg,strlen(msg),1,stdout);printf("hello printf\n");fprintf(stdout,"hello fprintf\n");return 0;
}stdin、stdout、stderr
stdin(0)：键盘文件
stdout(1)：显示器文件
stderr(2)：显示器文件。(错误信息输出)
进程会默认打开键盘、显示器三个流的类型都是FILE* ，fopen返回值类型，文件指针
2.系统文件I/O
操作文件，除了上述C接口，我们还可以采用系统接口来进行文件访问。(文件其实是在磁盘上的，磁盘是外部设备，访问磁盘文件其实是访问硬件。几乎所有的库只要是访问硬件设备，必定要封装系统调用，因为之前讲到过，操作系统并不相信用户，不会与用户直接接触，所以提供了接口给用户)
先来直接以代码的形式，实现上面一模一样的代码：
hello.c写文件
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>int main()
{umask(0);//修改默认权限掩码int fd = open("myfile",O_WRONLY|O_CREAT,0644);if(fd<0){perror("open");return 1;}int count = 5;const char *msg = "hello friend\n";int len = strlen(msg);while(count--){write(fd,msg,len);//fd:后面讲， msg：缓冲区首地址， len：本次读取，期望写入多少个字节的数据， //返回值：实际写了多少字节数据}close(fd);return 0;
}hello.c读文件
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>int main()
{int fd = open("myfile",O_RDONLY);if(fd<0){perror("open");return 1;}const char *msg = "hello friend\n";char buf[1024];while(1){size_t s = read(fd,buf,strlen(msg));if(s>0){printf("%s",buf);}else{break;}}close(fd);return 0;
}3.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，则创建它。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
4.open函数返回值
在认识返回值之前，下来认识两个概念：
系统调用：系统调用是操作系统提供给用户程序的一种接口，用于让用户程序请求操作系统内核提供的服务。当用户程序需要执行一些特权操作（如文件操作、进程管理等），无法直接访问硬件资源，需要通过系统调用向操作系统内核发出请求。系统调用是通过中断或异常机制实现的，可以看作是用户程序与操作系统内核之间的桥梁。
- 库函数：库函数是一组提供特定功能的函数，被封装在软件库中以供程序开发者使用。库函数通常是由编程语言或第三方开发者编写的，用于简化开发过程、提高代码的可重用性和可维护性。库函数可以包含在标准库或第三方库中，程序可以通过链接库函数的方式来调用其中的功能
- 上面的fopen fclose fread fwrite都是C标准库当中的函数，我们称之为库函数(libc)。
- 而，open close read write lseek都属于系统提供的接口，称之为系统调用接口
系统调用接口和库函数的关系一目了然
所以，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
5.文件描述符fd
文件描述符就是一个整数
5.1 0&1&2
- Linux进程默认情况下会有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
所以输入输出还可以采用如下方式：
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>int main()
{char buf[1024];ssize_t s = read(0,buf,sizeof(buf));if(s>0){buf[s]=0;write(1,buf,strlen(buf));write(2,buf,strlen(buf));}return 0;
}而现在知道，文件描述符就是从0开始的整数。当我们打开文件时，操作系统在内存中要创建相应的数据结构来描述目标文件。于是就有了file结构体。表示一个已经打开的文件对象。而进程执行open系统调用，所以必须让进程和文件关联起来。每个进程都有一个指针*files，指向一张表files_struct，该表最重要的部分就是包含一个指针数组，每个元素都是一个指向打开文件的指针。所以，本质上，文件描述符就是数组的下标。所以，只要拿着文件描述符，就可以找到对应的文件。