Linux-内存文件-编程知识

1. 基础IO操作

1.1 c语言的IO接口

fopen：打开一个文件，按照指定方式

参数：filename 文件名，也可以是路径，mode：打开方式

返回打开的文件指针

fread：从指定流中读数据

参数：从FILE对象中读数据，每次读size字节大小的数据，最多读count次，读的数据写在buffer里

返回实际读的数据个数

fwrite：把数据写到指定的流中

参数：从buffer中读数据，每次读size字节大小的数据，最多读count次，读的数据写在stream里

返回实际写的数据个数

fclose：关闭打开的文件

不同的语言，比如c，c++，java....都有对应的IO接口，语言的底层封装的其实都是操作系统对应的IO接口，在语言层面

好处有：使用方便，学习成本低，一套接口，在不同的操作系统下都可以使用，具有跨平台可移植性

1.2 Linux的IO接口

open：打开文件

参数：pathname 路径名称，flags：标记位，打开方式，mode：文件属性（新建）

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（0666-umask），来指明新文件的访问权限
O_APPEND: 追加写
O_TRUNC：清空写

返回值：成功：新打开的文件描述符失败：-1

读fd文件，写到buf里，读count字节

读buf内容，写到fd文件里，写count字节

关闭文件

2. 文件描述符fd

open函数返回值是int类型的fd，这个fd是什么呢？

我们在写代码，调用接口，然后文件被编译运行，形成进程，也就是进程在打开文件。

打开文件是进程在执行，打开文件，就是把文件从，磁盘加载到内存上，还需要一个标识符，让进程能够找到这个内存上的文件。这个标识符就是fd，file describe 文件描述符。通过fd，进程就能找到对应的文件，完成下面的操作。

一个进程，可能要打开多个文件，就会有多个fd，如何对fd进行管理呢？

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

c库默认会打开3个文件：stdin标准输入,stdout标准输出,stderr标准错误

他们的fd分别对应0（键盘），1（屏幕），2（屏幕）

接下来新建的文件，就会从3开始，依次往下，

文件描述符的分配规则：在files_struct数组当中，找到当前没有被使用的最小的一个下标，作为新的文件描述符。

3. 文件重定向

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{close(1);int fd = open("myfile", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);if (fd < 0){perror("open");return 1;}printf("fd: %d\n", fd);fflush(stdout);close(fd);exit(0);
}

此时，我们发现，本来应该输出到显示器上的内容，输出到了文件 myfile 当中，其中，fd＝1。这种现象叫做输出重定向。常见的重定向有:>, >>, <

那重定向的本质是什么呢？

可以使用系统提供的函数接口：dup2

使用这个函数也可以达到相同的效果

dup2(3,1);

文件重定向：

输出重定向	open(O_WRONLY \| O_CREAT \| O_APPENT)	stdout重定向到新目标
追加重定向	open(O_WRONLY \| O_CREASE \| O_TRUNC)	stdout重定向到新目标
输入重定向	open(O_RDONLY )	stdin重定向到新目标

stdout和stderr的使用区分

stdout是用来输出打印信息，stderr一般用来输出程序的报错记录

./proc > out.txt 2> err.txt

可以分开把stdou输出的内容重定向到out.txt,stderr输出的内容重定向到err.txt

./proc > all.txt 2>&1

把两个都输出到all.txt文件中

myshell实现文件重定向

//整体结构：创建子进程，由子进程获取指令，父进程判断完成的怎么样
//1.打印标识开头
//2.获取指令字符串
//3.分析字符串提取指令到grev[]
//4.部分指令的特殊处理，例如cd
//5.替换进程execvpe
//
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>#define SIZE 1024
#define NUM 32#define EMPTY 0
#define INPUTDIR 1
#define OUTPUTDIR 2
#define APPPUTDIR 3int status_dir;char str[SIZE];
char* _grev[NUM];
char _env[NUM][NUM];char* getfile(char* str, int end)
{while(str[end] != ' '){if(str[end] == '>'){if(str[end - 1] == '>'){status_dir = APPPUTDIR;str[end-1] = '\0';return &str[end+1];}status_dir = OUTPUTDIR;str[end] = '\0';return &str[end+1];}else if(str[end] == '<'){status_dir = INPUTDIR;str[end] = '\0';return &str[end+1];}else{end--;}}return NULL;
}int main()
{int num_env = 0;status_dir = EMPTY;while(1){//1.printf("[root$loadhost myshell]# ");fflush(stdout);//2.memset(str,SIZE,'\0');fgets(str, SIZE, stdin);int sz = strlen(str);str[sz - 1] = '\0';//3.int end = sz - 2;char* file_end = getfile(str, end);_grev[0] = strtok(str, " ");int index = 1;//4.if(strcmp(_grev[0],"ls") == 0){_grev[index++] = (char*)"--color=auto";}if(strcmp(_grev[0], "ll") == 0){_grev[0] = (char*)"ls";_grev[index++] = (char*)"--color=auto";_grev[index++] = (char*)"-l";}while(_grev[index++] = strtok(NULL, " "));if(strcmp(_grev[0], "cd") == 0){if(_grev[1]) chdir(_grev[1]);continue;}if(strcmp(_grev[0], "export") == 0 && _grev[1]){memcpy(_env[num_env],_grev[1],strlen(_grev[1])+1);putenv(_env[num_env]);num_env++;continue;}pid_t id = fork();if(id < 0){perror("fork");exit(1);}else if(id == 0){//child//5int fd;switch (status_dir){case INPUTDIR:fd = open(file_end, O_RDONLY);dup2(fd,0);break;case OUTPUTDIR:fd = open(file_end, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);dup2(fd,1);break;case APPPUTDIR:fd = open(file_end, O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0666);dup2(fd,1);break;case EMPTY:break;default:printf("bug?\n");break;}execvp(_grev[0], _grev);exit(2);}else {//fatherint status = 0;pid_t ret = waitpid(id, &status, 0);if(ret < 0){printf("等待子进程失败\n");exit(2);}else{if(WIFEXITED(status)){printf("子进程退出码：%d\n",WEXITSTATUS(status));}else if(WIFSIGNALED(status)){printf("子进程终止信号：%d\n",WTERMSIG(status));}}}}return 0;
}