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[系统运维]【Linux】基础IO —— 上 |
? ?? 🌟 💫 目录💫 1. 简单复习文件操作🌟 1.1 写文件如果以"w"模式打开文件,默认是文本读写,且会把原始内容清掉再写。
虽然没有 ./ 指定路径,但是它还是在当前路径下新建文件了,因为每个进程都有一个内置的属性 cwd(可以在 /proc 目录下查找对应进程的属性信息),cwd 可以让进程知道自己当前所处的路径,这也解释了在 VS 中不指明路径,它也能新建对应的文件在对应的路径,换言之,进程在哪个路径运行,文件的新建就哪个路径。 🌟 1.2 读文件fgets从特定文件流中按行读取,内容放在缓冲区。读取成功返回字符串起始地址,读失败返回NULL.
🌟 1.3 追加文件
size 表示你要写入的基本单元是多大(以字节为单位),count 表示你要写入几个这样的基本单元。
strlen(msg) + 1 -> 乱码,也就是把 \0 也追加会造成,因为 \0 是 C 的规定,和文件无关。这里 cat log.txt 并没有看到乱码的原因是 \0 是不可见的,所以这里 vim log.txt 才可以看到乱码。 🌟 1.4 一切皆文件C语言默认会打开三个输入输出流:stdin、stdout、stderr,它们的类型都是FILE*,C语言把它们当做文件看待;站在系统角度,stdin对应的硬件设备是键盘、stdout对应显示器、stderr对应显示器,本质上我们最终都是访问硬件。C++中也有cin、cout、cerr,几乎所有语言都提供标准输入、标准输出、标准错误。
所有的外设硬件,本质对应的核心操作无外乎是 read 或 write。对于键盘文件,它的读方法就是从键盘读取数据到内存,对于显示器文件,如调用 printf 函数时,操作系统是要往显示器上写入的,其实你输入的命令是你通过键盘输入的,所以系统应该是往键盘读数据。至于用户能看到输入的命令,仅仅是为了方便用户,操作系统把从键盘输入的数据,一方面给了系统读取,一方面给显示器方便用户。所以不同的硬件,对应的读写方式肯定是不一样的,但是它们都有 read 和 write 方法,换言之,这里的硬件可以统一看作一种特殊的文件。比如这里设计一种结构叫做 struct file,它包括文件的属性、文件的操作或方法等。 Linux下的六字真言:先描述,在组织 组织就是要把每一个硬件对应的结构体关联起来,并用 file header 指向。所以在操作系统的角度,它看到的就是一切皆文件,也就是说所有硬件的差异,经过描述,就变成了同一种东西,只不过当具体访问某种设备时,使用函数指针执行不同的方法,就达到了不同的行为。
这里可以直接使用 fwrite 这样的接口,向显示器写数据的原因是因为 C 程序一运行,stdout 就默认打开了。同理 fread 能从键盘读数据的原因是 C 程序一运行,stdin 就默认打开了。 也就是说 C 接口除了对普通文件进行读写之外(需要打开),还可以对 stdin、stdout、stderr 进行读写(不需要打开)。 scanf -> 键盘、printf -> 显示器、perror -> 显示器 💫 2. 系统文件I/O如上我们知道,这些文件操作最终都是访问硬件(显示器、键盘、文件(磁盘))。众所周知,OS是硬件的管理者。所有语言上对“文件”的操作,都必须贯穿操作系统。然而OS不相信任何人,访问操作系统,就必须要通过系统接口!! 其实我们学过的几乎所有的语言中,fopen/fclose,fread/fwrite,fputs/fgets,fgets/fputs 等底层一定需要使用OS提供的系统调用接口,下面咱们就来学习文件的系统调用接口 🌟2.1 open
使用 open 需要包含三个头文件,它有两个版本。版本一:以 flags 方式打开 pathname;版本二:以 flags 方式打开 pathname,并设置 mode 权限。
flags 可以是 O_RDONLY(read-only)、O_WRONLY(write-only)、O_RDWR(read/write),且必须包含以上访问模式之一。此外访问模式还可以带上 |标志位,下面会介绍一两个标志位,实际还要看场景使用。 以写的方式打开一个存在的文件,它同 fopen 一样,如果没有写操作,原文件的内容不会被覆盖;如果写操作,原文件的内容会被覆盖成写的内容。 以写的方式打开不存在的文件,权限是 644,运行程序发现没有新建文件 。 O_CREATE 发现文件不存在,将会新建文件,且必须指定 mode 权限(如果没有指定,那么新建的文件会变成可执行程序),如果没有 O_CREATE,说明文件是存在的,则可忽略 mode 权限(就算写了权限也不会对原来的文件更改权限)。 🌟2.2 close
🌟2.3 read要使用 read 读文件,需要包含 unistd 头文件。read 从 fd 文件描述符中读数据到 buf,读 count 个字节,返回值是实际读到的数据。
🌟2.4 write使用 write 写入文件,需要包含 unistd 头文件。write 向 fd 文件描述符中写入 buf,写 count 个字节,返回值是写了多少个 🌟2.5 测试用例
💫 3. 文件描述符fd
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 而现在知道,文件描述符就是从0开始的小整数。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涵一个指针数组,每个元素都是一个指向打开文件的指针!所以,本质上,文件描述符就是该数组的下标。所以,只要拿着文件描述符,就可以找到对应的文件 🌟 3.1 文件描述符的分配规则
每次给新文件分配的fd,是从fd_array[]中找一个最小的、未被使用的作为新的fd. 这其实很好理解,打开的文件要和进程产生关联,就要线性遍历数组中找一个未被使用的下标,填入文件地址。 💫 4. 重定向原理
虽然 stdout 和 stderr 对应的设备都是显示器,但是它们是两个独立的文件描述符,且作用却大不相同。这里虽然它们最终都往显示器上输出,但是重定向时,却只能对 stdout 重定向,因为底层改的是 1,没有影响 2 基础IO上总结
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