Linux|基础IO-编程知识

Linux|基础IO

回顾c语言的文件操作
提炼对文件的理解
系统调用
- 初始open函数
- 返回值fd
- 为什么我们向fd一个整数写就写入文件了呢？
- 怎么理解读写操作
- 总结open函数有哪些功能
- 怎么理解往硬件（显示器，键盘）中读写数据
- 如何理解FILE*访问文件

回顾c语言的文件操作

#include<stdio.h>    
int main()    
{    FILE * fp = fopen("test.txt","w");    if(fp == NULL) return -1;fwrite(message,strlen(message),1,fp);    fclose(fp);    return 0;    
}

我们我们以写的方式打开

不存在则创建一个文件
每次写入之前都会清空之前写的内容

提炼对文件的理解

本质是进程打开文件，
一个进程可以打开多个文件，进程和文件的关系是 1对多
当文件没有被打开的时候在磁盘上
文件等于属性+文件内容
向磁盘中写入就是向外设，硬件中写入。用户没有权限直接写入，因为操作系统是软硬件的管理者，它提供了系统调用。我们的fopen，fwrite，fclose等c语言接口都是对系统调用的封装！

系统调用

初始open函数

在这里插入图片描述
如果创建失败返回-1

#include<sys/types.h>    
#include<sys/stat.h>    
#include<fcntl.h>    
#include<stdio.h>    
int main()    
{    int fd = open("log.txt",O_WRONLY|O_CREAT);    if(fd < 0)    {    perror("open");    return 1;                                                                                                                        }    return 0;    
}

我们可以看到创建的log文件权限很奇怪，这是因为我们没有设置第三个参数
在这里插入图片描述

#include<sys/types.h>    
#include<sys/stat.h>    
#include<fcntl.h>    
#include<stdio.h>    
int main()    
{    int fd = open("log.txt",O_WRONLY|O_CREAT,0666);                                                                                     if(fd < 0)    {    perror("open");    return 1;    }    return 0;    
}

这个设置的权限 0666 的意思是所属组|拥有者|其他人 110 110 110 读权限写权限可执行权限有 1代表有该权限，110 110 110 翻译成10进制就是 0666 代表所属组|拥有者|其他人的权限都是可读可写但不能执行。

在这里插入图片描述
为什么执行的结果是-rw-rw-r–呢？和我们预期的-rw-rw-rw不一样呢？因为我们设置权限还要和权限掩码的反码
按位与。
我们在命令行中输入umask 可以看到权限掩码 0002
这意味着其他人的权限要特别按位101，一定没有写权限。
在这里插入图片描述
当我们把默认权限设置为0000的时候

0666 就符合我们的预期了

在这里插入图片描述
第二个参数：falg

我们一般想到的实现，选择某个功能就是传多个参数，但是我们要在十个功能中选择一个呢，就要写10个falg 这个方法就不是很好

open函数第二个参数就是利用位图的思想，把一个整数32位的每一位01都看成一个标记位。
在这里插入图片描述

同理我们知道 O_WRONLY 等也是数字定义的宏

O_TRUNC 这个选项的作用，写方式打开不存在就创建，存在就先清空。
O_APPEND 追加写

返回值fd

对应fd的0，1，2 被标准输入（键盘）标准输出（显示器）标准（显示器）错误占用了
在这里插入图片描述

证明：我们往1里写数据就是直接写在显示器上了

为什么我们向fd一个整数写就写入文件了呢？

在这里插入图片描述
因为在中我们有很多文件被打开，所以操作系统就先描述（stuct file）包括权限，所属进程等。后把这些文件以双向链表的形式组织起来。因为进程和文件的关系是1：n 所以每个进程都有一个struct files的file*数组，通过strcut files 数组的下标找到struct file fd本质就是 struct files 的下标！

怎么理解读写操作

每个struct file 都有一个文件缓冲区，我们写文件，如果是新的文件，就是先写入到文件缓冲区，然后再拷贝到磁盘，如果是修改，磁盘里的数据先完全拷贝到文件缓冲区，然后再文件缓冲区中修改，然后再拷贝回磁盘。
读文件先在文件缓冲区找，没找到，就把进程挂起或者阻塞，把磁盘里的数据拷贝到文件缓冲区来。
读写本质是拷贝函数

总结open函数有哪些功能

创建file
开辟文件缓冲区的空间，加载数据
查进程的文件描述符表
file地址，填入对应的下标中
返回下标

怎么理解往硬件（显示器，键盘）中读写数据

在这里插入图片描述
硬件厂商都提供了每个硬件的读写方法，特别的如键盘的的方法设置为空，显示器写方法设置为空。然后把这些读写方法封装成一层驱动层。在file结构体中通过函数指针调用这些方法。虽然这个函数指针都叫read 但是每个类型不同结构体的read指向的是不同的方法。上层调用read/write方法自动完成了读写操作