[系统运维]Linux下C的标准I/O和文本I/O

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前言

这阵子学习了标准IO和文本IO，大家分享一下

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、文本IO

1. 文件io库 相应：<sys/types.h> <sys/stat.h> <fcntl.h> <unistd.h>

   1. 对文件输入输出的操作，就是对文件的读写

   2. 无缓存区

   3. 四个重要函数 open（） read（） write（） close（），正常生成执行文件。

   4. 文件描述符，open函数会有一个int 型返回值，这个返回值就是 文件描述符。例如课件中的fd1 ，执行成功下会有一个非负整数返回。对于linux所有打开的文件都需要通过文件描述符进行索引。

   5. linux ulimit -n 可以看进程可打开的最大文件数（默认1024个）：在Linux系统中一个进程打开的文件是有限的，打开的文件越多内存资源损害越大，对系统影响越严重。

   6. 调用 open 函数打开文件的时候，分配的文件描述符一般都是从 3 开始，0、1、2 这三个文件描述符已经默认被系统占用，分别分配给
      系统标准输入（0） 一般是键盘，理解，0打开键盘对应的设备文件所得的文件描述符
      标准输出（1）lcd显示器
      标准错误（2）lcd显示器 它们三个的宏定义在<unistd.h>中

   7. lseek 读写偏移量
      读写偏移量用于指示 read()或 write()函数操作时文件的起始位置，会以相对于文件头部的位置偏移量来表示，文件第一个字节数据的位置偏移量为 0。
      当打开文件时，会将读写偏移量设置为指向文件开始位置处，以后每次调用 read()、write()将自动对其进行调整，以指向已读或已写数据后的下一字节，因此，连续的调用 read()和 write()函数将使得读写按顺序递增，对文件进行操作。我们先来看看 lseek 函数的原型，如下所示（可通过"man 2 lseek"查看）：
      #include <sys/types.h>
      #include <unistd.h>

      off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence）;
      首先调用 lseek 函数需要包含<sys/types.h>和<unistd.h>两个头文件。
      函数参数和返回值含义如下：
      fd：文件描述符。
      offset：偏移量，以字节为单位。
      whence：用于定义参数 offset 偏移量对应的参考值，该参数为下列其中一种（宏定义）：
      SEEK_SET：读写偏移量将指向 offset 字节位置处（从文件头部开始算）；
      SEEK_CUR：读写偏移量将指向当前位置偏移量 + offset 字节位置处，offset 可以为正、也可以为负，如果是正数表示往后偏移，如果是负数则表示往前偏移；
      SEEK_END：读写偏移量将指向文件末尾 + offset 字节位置处，同样 offset 可以为正、也可以为负，如果是正数表示往后偏移、如果是负数则表示往前偏移。
      **返回值：**成功将返回从文件头部开始算起的位置偏移量（字节为单位），也就是当前的读写位置；发生错误将返回-1。
      使用示例：
      将读写位置移动到文件开头处：
      off_t off = lseek(fd, 0, SEEK_SET);
      if (-1 == off)
      return -1;
      将读写位置移动到文件末尾：
      off_t off = lseek(fd, 0, SEEK_END);

      if (-1 == off)
      return -1;
      将读写位置移动到偏移文件开头 100 个字节处：
      off_t off = lseek(fd, 100, SEEK_SET);

      if (-1 == off)
      return -1;
      获取当前读写位置偏移量：
      off_t off = lseek(fd, 0, SEEK_CUR);
      if (-1 == off)
      return -1;
      函数执行成功将返回文件当前读写位置

二、标准IO

标准io库 相应：<stdio.h>
1. 库函数 fopen fread fclose fwrite。均是以利用系统调用相应的open等执行操作
2. 标准 I/O 和文件 I/O 都是 C 语言函数，但是标准 I/O 是标准 C 库函数，而文件 I/O 则是 Linux系统调用；标准 I/O 是由文件 I/O 封装而来，标准 I/O 内部实际上是调用文件 I/O 来完成实际操作的；
3. 可移植性：标准 I/O 相比于文件 I/O 具有更好的可移植性，由于很多操作系统都实现了标准 I/O 库，标准 I/O 库在不同的操作系统之间其接口定义几乎是一样。
4. 标准I/O带有stdio缓存区，文件io无缓存区，性能效率更高。
5. 标准io的是 FILE指针，不是文字描述符，FILE指针是一个结构体数据类型，围绕 FILE 指针进行，使用标准 I/O 库函数打开或创建一个文件，会返回一个指向 FILE 类型对象的指针（FILE *），使用该 FILE 指针与被打开或创建的文件相关联，然后该 FILE 指针就用于后续的标准 I/O 操作（使用标准 I/O 库函数进行 I/O 操作），FILE 指针的作用相当于文件描述符，只不过 FILE 指针用于标准 I/O 库函数中、而文件描述符则用于文件I/O 系统调用中。它包含标准 I/O 库函数为管理文件所需要的所有信息，包括用于实际 I/O 的文件描述符、指向文件缓冲区的指针、缓冲区的长度、当前缓冲区中的字节数以及出错标志等。
6. FILE数据结构定义在标准 I/O 库函数头文件 stdio.h 中。0、1、2 这三个是文件描述符，只能用于文件 I/O（read()、write()等），那么在标准 I/O 中，自然是无法使用文件描述符来对文件进行 I/O 操作的，它们需要围绕 FILE 类型指针来进行，在 stdio.h 头文件中有相应的定义。
7. 在stdio，h头文件中，struct _IO_FILE 结构体就是 FILE 结构体，使用了 typedef 进行了重命名。所以，在标准 I/O 中，可以使用 stdin、stdout、stderr 来表示标准输入、标准输出和标准错误。
8. fseek 读写位置偏移量 ：库函数 fseek()的作用类似于 系统调用 lseek()，用于设置文件读写位置偏移量，lseek()用于文件 I/O，而库函数 fseek()则用于标准 I/O，其函数原型如下所示：
#include <stdio.h>
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
函数参数和返回值含义如下：
stream：FILE 指针。
offset：与 lseek()函数的 offset 参数意义相同。
whence：与 lseek()函数的 whence 参数意义相同。
返回值：成功返回 0；发生错误将返回-1，并且会设置 errno 以指示错误原因；与 lseek()函数的返回值意义不同，这里要注意！
调用库函数 fread()、fwrite()读写文件时，文件的读写位置偏移量会自动递增，使用 fseek()可手动设置文件当前的读写位置偏移量。
3. 标准库函数有了缓存，更快有效率，相比于系统调用。而且标准库函数是在系统调用的基础上封装

总结

1. Linux的根目录是 / ，按照路径。而windows是按照物理分区，cde盘

2. 由内到外 硬件 内核 系统调用 系统app 其中shell从系统app 过系统调用到内核外

3. 文件IO基础

   1. open（），read（），write（）， close（） 是文件指令，属于系统调用层。
   2. windows下和Linux下 / \ 相反

4. open 一般都是从3开始，012都把被 占用

   1. 标准输入0 stdin
   2. 标准输出1 stdout
   3. 标准错误2 stderr它们 三个的宏定义都在unistd。h中

5. 什么是系统调用？为什么用标准IO？

   1.系统调用是Linux内核给应用层 的应用编程接口（API），是Linux应用层进入内核的入口，当然内核中最终是硬件。 所以操作系统都会向应用层提供系统调用，应用程序通过API来使用操作系统提供的各种服务。
   

   2.简单的说就是 系统调用api是应用层和内核的一个桥梁，如果没有API就不能使用操作系统

5.裸机编程，Linux应用编程 Linux驱动编程

  1.裸机编程就是没有操作系统支持的编程环境，例如单片机

   2.Linux应用编程 是之基于linux操作系统的应用逻辑，在应用程序中通过调用系统     调用APi完成应用程序的功能和逻辑