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[系统运维]Linux——操作文件的底层系统调用,探究父子进程是否可以共享文件

linux操作系统奉行一切皆文件的理念,所有文件设备几乎都可以用一套系统调用即open()/close()/write()/read()等来操作。系统调用和C库调用操作文件类似。Linux自带的man手册是最权威的。通过查看man手册来查看系统调用用法。
代号 —— 代表的含义
1 —— 用户在shell环境下可操作/可执行的命令
2 —— 系统内核可调用的函数与工具
3 —— 一些常用的函数与函数库,大部分C的函数库
4 —— 设备文件的说明,通常是在 /dev下的设备
5 —— 配置文件或某些文件的格式
6 —— 游戏
7 —— 管理与协议等,例如Linux文件系统、网络协议等
8 —— 系统管理员可用的命令
9 —— 与Kernel有关的文件

open()

在这里插入图片描述
返回值类型: int——文件描述符fd,每打开一个文件,就会得到一个文件描述符,这个文件描述符是整形的,我们通过文件描述符进行读写操作。

  • 失败:-1
  • 成功:>= 0

flag:打开标志
在这里插入图片描述
也可跟随下面的方式一起使用:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
其他不一一介绍,需要使用时自查。

write()

在这里插入图片描述

read()

在这里插入图片描述

close()

在这里插入图片描述
示例:在这里插入图片描述
运行结果如下:
在这里插入图片描述
fd = 3的原因是:
系统内部PCB存在一个文件表,以记录打开的文件,文件描述符其实就是文件表的下标
在这里插入图片描述

  • 0——FILE* stdin,标准输入
  • 1——FILE* stdout,标准输出
  • 3——FILE* stderr,标准错误输出
    本程序已经默认打开了三个文件,fd排到第四个,所以编号为3

接下来进行文件读取
在这里插入图片描述

运行结果如下:
在这里插入图片描述

应用:利用读写对文件进行复制

首先声明:我们不区分文本文件还是二进制文件
完成对一个图片的复制,我们可以使用以下的方案:

  1. 先打开原来的二进制文件
  2. 打开一个新的文件
  3. 从原来的二进制文件中读取一部分写入新文件
  4. 反复读写
  5. 直到读完,写完就停止【read() == 0作为循环停止的条件,读不到就是读完了】
  6. 完成复制
    在这里插入图片描述复制完成
    在这里插入图片描述

打开文件后,fork的子进程能否共享和父进程共享访问同一个文件?

在这里插入图片描述

我们每次打开文件以后,会在内核中产生struct file这样一个结构体,以表示打开的文件,记录着以下信息:

  • 文件偏移量(起始从0开始,文件指针随着写入数据进行偏移)
  • 引用计数(几个进程正在使用这个打开的文件)
  • inode节点(存放进程的属性信息:谁创建了,名字是什么,在磁盘哪里存储。通过这个inode节点,我们才能找到对应的这个具体的文件)
  • 打开方式:比如只读方式,只写方式打开

测试1:先打开文件再fork
在这里插入图片描述

close(fd)写在最外侧,父子进程都会关闭,每关闭一次,引用计数减1,直到为0。

运行结果如下:
在这里插入图片描述
原因如下:
在这里插入图片描述
测试2:先fork再打开文件
修改代码后,运行结果发生如下变化:
在这里插入图片描述

因为父子进程分离后,打开了各自的文件,产生了各自的struct file,不再共享文件偏移量。

在实际的应用场景中,我们更多地使用父进程打开的文件,子进程去访问这种形式。

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加:2022-01-28 12:21:23  更:2022-01-28 12:22:34 
 
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