Linux 第二十四章

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目录

fd的分配规则

重定向

dup2

命令行中的重定向

isspace

重定向的使用：就是<, >, >>等

那为什么要有2:标准错误

缓冲区

样例

理解样例（2中的样例）

什么叫作刷新

用户缓冲区和内核缓冲区

fd的分配规则

进程默认已经打开了0，1，2，我们可以直接使用0，1，2进行数据访问

[BCH@hcss-ecs-6176 11_28]$ cat myfile.c
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>#define FILE_NAME "log.txt"
int main()
{char buf[1024];ssize_t s=read(0,buf,1024);//ssize_t有符号整型//read的返回值是实际读取的字节数，1024是我们设置最大读取的字节数，buf接收数据的缓冲区//从fd所指向的文件中读取数据放到buf中if(s>0){buf[s]=0;//将中实际读取的最后一个字符尾加上0//printf("%s\n",buf);write(1,buf,strlen(buf));//将读取的buf的数据，输出到fd（1）指向的文件，1指向的就是标准输出流，屏幕}return 0;
}

文件描述符的分配规则：寻找最小的，没有被使用的数据位置，分配给指定的打开文件

[BCH@hcss-ecs-6176 11_28]$ cat myfile.c
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>#define FILE_NAME "log.txt"
int main()
{close(0);//关闭fd==0的文件，标准输入流被关闭（键盘）int fd=open(FILE_NAME,O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC,0666);if(fd<0){perror("open");return 1;}printf("%s :fd:%d\n",FILE_NAME，fd);//输出被创建的FILE_NAME “log.txt"的文件描述符close(fd);return 0;
}[BCH@hcss-ecs-6176 11_28]$ ./myfile
log.txt :fd:0//此时创建的文件的文件描述符为0[BCH@hcss-ecs-6176 11_28]$ cat myfile.c
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>#define FILE_NAME "log.txt"
int main()
{close(2);//关闭fd==2的文件，标准错误流流被关闭（屏幕）int fd=open(FILE_NAME,O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC,0666);if(fd<0){perror("open");return 1;}printf("%s :fd:%d\n",FILE_NAME，fd);//输出被创建的FILE_NAME “log.txt"的文件描述符close(fd);return 0;
}[BCH@hcss-ecs-6176 11_28]$ ./myfile
log.txt :fd:2//此时创建的文件的文件描述符为2[BCH@hcss-ecs-6176 11_28]$ cat myfile.c
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>#define FILE_NAME "log.txt"
int main()
{close(1);//关闭fd==1的文件，标准输出流被关闭（屏幕）int fd=open(FILE_NAME,O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC,0666);if(fd<0){perror("open");return 1;}printf("%s :fd:%d\n",FILE_NAME，fd);//输出被创建的FILE_NAME “log.txt"的文件描述符close(fd);return 0;
}//什么也没有输出：因为把fd==1的文件关闭了，把标准输出流（屏幕关闭了），所以不输出到屏幕上
[BCH@hcss-ecs-6176 11_28]$ ./myfile
[BCH@hcss-ecs-6176 11_28]$

重定向

重定向的本质，就是修改fd指向的文件

dup2

在Linux中，dup2是一个系统调用函数，用于复制文件描述符。它的原型定义在头文件<unistd.h>中。dup2函数的作用是将一个文件描述符复制到另一个文件描述符上，如果另一个文件描述符已经被使用，那么先关闭它。

函数原型如下：

int dup2(int oldfd, int newfd);
参数说明：
oldfd：要复制的文件描述符。
newfd：要复制到的目标文件描述符。返回值：
如果成功，返回新的文件描述符（即newfd）；如果失败，返回-1，并设置errno。
这个函数通常用于重新定向标准输入、标准输出和标准错误流，以及实现管道和重定向等功能。

例如，下面的代码将标准输出重定向到文件output.txt中：

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int main() {int fd = open("output.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);if (fd == -1) {perror("open");return 1;}// 将标准输出重定向到文件描述符fd所指向的文件if (dup2(fd, STDOUT_FILENO) == -1) {perror("dup2");return 1;}// 关闭不再需要的文件描述符close(fd);// 此时标准输出已经重定向到output.txt文件printf("This will be written to output.txt\n");return 0;
}

在这个示例中，dup2函数将文件描述符fd复制到标准输出的文件描述符上，从而将标准输出重定向到了output.txt文件中

命令行中的重定向

[BCH@hcss-ecs-6176 11_28]$ echo "hello">log.txt
[BCH@hcss-ecs-6176 11_28]$ cat log.txt
hello
[BCH@hcss-ecs-6176 11_28]$ echo "hello">>log.txt
[BCH@hcss-ecs-6176 11_28]$ cat log.txt
hello
hello
[BCH@hcss-ecs-6176 11_28]$ cat <log.txt
hello
hello

isspace

在Linux中，isspace()是一个用于判断字符是否为空白字符的C标准库函数。它位于<ctype.h>头文件中。isspace()函数接受一个整型参数，该参数可被解释为unsigned char或EOF的值。它检查这个字符是否为空格、水平制表符、换行符、回车符、换页符或垂直制表符。如果是空白字符，isspace()函数返回一个非零值（true），否则返回0（false）。

以下是一个示例程序，演示了isspace()函数的使用：

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>int main() {int ch;printf("请输入一个字符：");ch = getchar();if (isspace(ch)) {printf("输入的字符是空白字符。\n");} else {printf("输入的字符不是空白字符。\n");}return 0;
}


该程序首先提示用户输入一个字符，然后使用getchar()函数获取用户输入的字符。接下来，使用isspace()函数判断该字符是否为空白字符，并打印相应的提示信息。

注意，isspace()函数只能判断单个字符是否为空白字符，而不能判断字符串中的空白字符。如果需要判断整个字符串是否只包含空白字符，可以自行编写相应的逻辑。

重定向的使用：就是<, >, >>等

那为什么要有2:标准错误

[BCH@hcss-ecs-6176 testfile]$ cat myfile.c
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
int main()
{fprintf(stdout,"hello stdout\n");fprintf(stderr,"hello stderr\n");return 0;
}[BCH@hcss-ecs-6176 testfile]$ ./myfile
hello stdout
hello stderr
都是打在屏幕上但是为什么重定向的时候，会出现如下结果呢
[BCH@hcss-ecs-6176 testfile]$ ./myfile > log.txt
hello stderr
[BCH@hcss-ecs-6176 testfile]$ cat log.txt
hello stdout原因：因为重定向的时候，只是重定向了fd==1，而fd==2并没有，所以屏幕上还是会显示hello stderr，log.txt里含有hello stdout

那为什么要有2呢？

[BCH@hcss-ecs-6176 testfile]$ ./myfile >log.txt
hello stderr
[BCH@hcss-ecs-6176 testfile]$ ./myfile 1>log.txt
hello stderr
这两种写法是一样的，只是一个是省略的写法
[BCH@hcss-ecs-6176 testfile]$ ./myfile 1>log.txt 2>log.txt.error
[BCH@hcss-ecs-6176 testfile]$ ls
log.txt  log.txt.error  Makefile  myfile  myfile.c就是我们在写程序的时候，有时需要显示常规信息，例如printf输出的，有时需要显示错误信息
所以我们可以通过重定向把常规信息输出到一个文件，错误信息输出到另一个文件（方便我们统一排查，例如，日志）

linux实现自己的bash

缓冲区

预备知识
我们理解缓冲区：就是一部分内存（由提供的？？）

为什么要缓冲区？
缓冲区的主要作用是提高效率——提高使用者的效率

缓冲区因为能够暂存数据，必定要有一定的刷新方式：
1.无缓冲（立即刷新）
2.行缓冲（行刷新）
3.全缓冲（缓冲区满了，再刷新）

特殊情况：
1.强制刷新
2.进程退出的时候，一般要进行刷新缓冲区

一般对于显示器文件，行刷新（行缓冲）
对于磁盘上的文件，全缓冲（缓冲写满，再刷新）

样例

[BCH@hcss-ecs-6176 12_5]$ cat myfile.c
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
int main()
{fprintf(stdout,"C:hello fprintf\n");printf("C:hello printf\n");fputs("C:hello fputs\n",stdout);char * str="system call: hello write\n";write(1,str,strlen(str));fork();//注意fork的位置//如果fork在最前面，我们都能理解，因为子进程和父进程会同时执行//但是，fork在最后面，父进程已经运行完了，怎还能将代码打印两次呢？return 0;
}[BCH@hcss-ecs-6176 12_5]$ ./myfile
C:hello fprintf
C:hello printf
C:hello fputs
system call: hello write
[BCH@hcss-ecs-6176 12_5]$ ./myfile > log.txt
[BCH@hcss-ecs-6176 12_5]$ cat log.txt
system call: hello write
C:hello fprintf
C:hello printf
C:hello fputs
C:hello fprintf
C:hello printf
C:hello fputs
//c语言的接口的打印了两次，系统调用接口的打印了一次

理解样例（2中的样例）

1.当我们直接向显示器打印的时候，显示器文件的刷新方式是行刷新！而且你的代码输出的所有字符串，都有\n，fork之前，数据全部已经被刷新，包括sysstemcall

2.重定向到log.txt，本质是向磁盘文件中写入，我们系统对于数据的刷新方式已经由行刷新，变成了全缓冲！

3.全缓冲意味着缓冲区变大，实际写入的简单数据，不足以把缓冲区写满，fork执行的时候，数据区依就在就缓冲区中！

4.我们所谈的“缓冲区”和操作系统是没有关系的（printf/fprintf/fputs——底层都是封装的write）,只能和C语言本身有关

5.C/C++提供的缓冲区，里面一定保存的是用户的数据，属不属于当前进程在运行时自己数据呢？属于
如果我们（进程）把数据交给了OS，这个数据就属于OS，不属于OS，不属于我自己的

6.当进程退出的时候，一般要进行刷新缓冲区，即便你的数据没有满足刷新条件！
这个过程，属于清空或写入操作

fork立马退出，任意一个进程退出的时候，刷新缓冲区，就要发生写时拷贝
write系统调用，没有使用C的缓冲区！！！
write直接写入到操作系统！不属于进程了！不发生写时拷贝了

什么叫作刷新

这个缓冲区在哪里
任何情况下，我们输入输出的时候，都要有一个FILE
FILE是一个结构体，FILE里面包含了fd，FILE提供一段缓冲区

例如输入缓冲区
例如输出缓冲区
每一个文件（linux所说的文件）都有一个缓冲区

用户缓冲区和内核缓冲区


我们日常使用的最的是C/C++提供的语言级别的缓冲区

我们模拟实现一下C标准库的函数——只做代码说明

注意：

在c语言头文件中，函数声明不用加extern，后面加分号结尾就行

但是变量一定要加extern，因为无法分清这个变量是声明还是定义

mystdio.h
[BCH@hcss-ecs-6176 c_lib]$ cat mystdio.h
#pragma once//防止头文件重复包含#define SIZE 4096
#define FLUSH_NONE 1
#define FLUSH_LINE (1<<1)
#define FLUSH_ALL (1<<2)typedef struct myFILE
{int fileno;int flag;char buffer[SIZE];int end;
}myFILE;extern  myFILE* my_fopen(const char* path,const char* mode);
extern  int my_fputs(const char* s,myFILE* stream);
extern  int my_fwrite(const char* s,int num,myFILE* stream);
extern  int my_fflush(myFILE* stream);
extern  int my_fclose(myFILE* stream);mystdio.c
[BCH@hcss-ecs-6176 c_lib]$ cat mystdio.c
#include"mystdio.h"
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<errno.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>#define DFL_MODE 0666myFILE* my_fopen(const char* path,const char* mode)
{int fd=0;int flag=0;if(strcmp(mode,"r")==0){flag |= O_RDONLY;}else if(strcmp(mode,"w")==0){flag |=(O_CREAT | O_TRUNC | O_WRONLY);}else if(strcmp(mode,"a")){flag |=(O_CREAT|O_WRONLY|O_APPEND);}else{}if(flag & O_CREAT){fd=open(path,flag,DFL_MODE);}else{fd=open(path,flag);}if(fd<0){errno=2;return NULL;}myFILE* fp=(myFILE*)malloc(sizeof(myFILE));if(fp==NULL){errno=3;return NULL;}fp->fileno=fd;fp->end=0;fp->flag=FLUSH_LINE;return fp;
}
int my_fwrite(const char* s,int num,myFILE* stream)
{//写入过程memcpy(stream->buffer+stream->end,s,num);stream->end+=num;//判断是否需要刷新if((stream->flag& FLUSH_LINE)&&stream->end>0&&stream->buffer[stream->end-1]=='\n'){//"abc\ndt";这种情况处理my_fflush(stream);}return num;
}
int my_fflush(myFILE* stream)
{if(stream->end>0){write(stream->fileno,stream->buffer,stream->end);stream->end=0;}return 0;
}
int my_fclose(myFILE* stream)
{my_fflush(stream);return close(stream->fileno);
}main.c
[BCH@hcss-ecs-6176 c_lib]$ cat main.c
#include"mystdio.h"
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
int main()
{myFILE* fp=my_fopen("./log.txt","w");if(fp==NULL){perror("my_fopen");return 1;}int cnt=20;const char* msg="haha,this is my stdio lib\n";while(cnt--){my_fwrite(msg,strlen(msg),fp);sleep(1);}my_fclose(fp);return 0;
}Makefile
[BCH@hcss-ecs-6176 c_lib]$ cat Makefile
mytest:mystdio.c main.cgcc -o $@ $^
.PHONY:clean
clean:rm -f mytestmake
[BCH@hcss-ecs-6176 c_lib]$ make
gcc -o mytest mystdio.c main.c
[BCH@hcss-ecs-6176 c_lib]$ ./mytest
[BCH@hcss-ecs-6176 c_lib]$ ls
log.txt  main.c  Makefile  mystdio.c  mystdio.h  mytest
[BCH@hcss-ecs-6176 c_lib]$ cat log.txt
haha,this is my stdio lib
haha,this is my stdio lib
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