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文件理解
狭义
文件存储在磁盘中，磁盘是外设，磁盘上的文件本质是对⽂件的所有操作，都是对外设的输⼊和输出简称IO
广义
linux下一切皆文件
文件
文件包括内容加属性
0KB的文件占用磁盘空间（因为文件包括文件属性）
所有文件操作本质为对文件属性与内容的操作
C接口
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE *fp = fopen("myfile", "w");//打开，没有就创建，以只写方式打开
if(!fp){//文件没有打开
printf("fopen error!\n");
}
while(1);
fclose(fp);
return 0;
}
写文件
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
FILE *fp = fopen("myfile", "w");
if(!fp){
printf("fopen error!\n");
}
const char *msg = "hello bit!\n";
int count = 5;//执行次数
while(count--){
fwrite(msg, strlen(msg), 1, fp);//写入文件fd，写入内容为msg，大小为msg的大小，写入次数为1
}
fclose(fp);//关闭文件
return 0;
}
读文件
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
FILE *fp = fopen("myfile", "r");//只读方式打开文件，没有不会创建
if(!fp){//没有该文件
printf("fopen error!\n");
return 1;
}
char buf[1024];//读取缓冲区
const char *msg = "hello bit!\n";
while(1){
ssize_t s = fread(buf, 1, strlen(msg), fp);//返回读取到的字符个数，读取次数为1
if(s > 0){
buf[s] = 0;
printf("%s", buf);
}
if(feof(fp)){//达到文件结尾
break;
}
}
fclose(fp);
return 0;
}
简易cat
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
if (argc != 2)
{
printf("argv error!\n");
return 1;
}
FILE *fp = fopen(argv[1], "r");
if(!fp){
printf("fopen error!\n");
return 2;
}
char buf[1024];
while(1){
int s = fread(buf, 1, sizeof(buf), fp);
if(s > 0){
buf[s] = 0;
printf("%s", buf);
}
if(feof(fp)){
break;
}
}
fclose(fp);
return 0;
}
示例
输出信息到显示器的方法
1.printf
2.fprintf
3.fwrite
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
const char *msg = "hello fwrite\n";
fwrite(msg, strlen(msg), 1, stdout);
printf("hello printf\n");
fprintf(stdout, "hello fprintf\n");
return 0;
}
stdin&&stdout&&stderr
C默认会打开三个输⼊输出流，分别是stdin,stdout,stderr
类型均为FILE*
系统调用
标志位
#include <stdio.h>
#define ONE 0001 //0000 0001
#define TWO 0002 //0000 0010
#define THREE 0004 //0000 0100
void func(int flags) {
if (flags & ONE) printf("flags has ONE! ");
if (flags & TWO) printf("flags has TWO! ");
if (flags & THREE) printf("flags has THREE! ");
printf("\n");
}
int main() {
func(ONE);
func(THREE);
func(ONE | TWO);
func(ONE | THREE | TWO);
return 0;
}写文件（系统调用）
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int main()
{
umask(0);//设置权限掩码为0
int fd = open("myfile", O_WRONLY|O_CREAT, 0644);//读方式打开，没有文件就创建，权限0644
if(fd < 0){
perror("open");
return 1;
}
int count = 5;
const char *msg = "hello bit!\n";
int len = strlen(msg);
while(count--){
write(fd, msg, len);//fd: 后⾯讲， msg：缓冲区⾸地址， len: 本次读取，期望写
⼊多少个字节的数据。 返回值：实际写了多少字节数据
}
close(fd);
return 0;
}
读文件
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int main()
{
int fd = open("myfile", O_RDONLY);
if(fd < 0){
perror("open");
return 1;
}
const char *msg = "hello bit!\n";
char buf[1024];
while(1){
ssize_t s = read(fd, buf, strlen(msg));//类⽐write
if(s > 0){
printf("%s", buf);
}else{
break;
}
}
close(fd);
return 0;
}
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
文件描述符为一个整数
文件描述符的分配规则
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
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
close(0);
//close(2);
int fd = open("myfile", O_RDONLY);
if(fd < 0){
perror("open");
return 1;
}
printf("fd: %d\n", fd);
close(fd);
return 0;
}
输出 fd:0
重定向
如果是关掉文件描述符1，然后创建一个新文件，那么它的fd为1，此时本来应该会向标准输出（即显示器文件）打印的消息会放入这个创建的新文件中
#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, 00644);
if(fd < 0){
perror("open");
return 1;
}
printf("fd: %d\n", fd);
fflush(stdout);
close(fd);
exit(0);
}
像关闭文件描述符1叫做输出重定向
常见的重定向有>,>>,<
dup2
原型
#include <unistd.h>
int dup2(int oldfd, int newfd)；示例
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int main() {
int fd = open("./log", O_CREAT | O_RDWR);
if (fd < 0) {
perror("open");
return 1;
}
close(1);
dup2(fd, 1);
for (;;) {
char buf[1024] = {0};
ssize_t read_size = read(0, buf, sizeof(buf) - 1);
if (read_size < 0) {
perror("read");
break;
}
printf("%s", buf);
fflush(stdout);
}
return 0;
}
printf是C库当中的IO函数，⼀般往stdout中输出，但是stdout底层访问⽂件的时候，找的还是fd:1,但此时，fd:1下标所表⽰内容，已经变成了myfifile的地址，不再是显⽰器⽂件的地址，所以，输出的 任何消息都会往⽂件中写⼊，进⽽完成输出重定向
⼀切皆⽂件
⾸先，在windows中是⽂件的东西，它们在linux中也是⽂件；其次⼀些在windows中不是⽂件的东 西，⽐如进程、磁盘、显⽰器、键盘这样硬件设备也被抽象成了⽂件，你可以使⽤访问⽂件的⽅法访 问它们获得信息；
当打开⼀个⽂件时，操作系统为了管理所打开的⽂件，都会为这个⽂件创建⼀个file结构体
值得关注的是 struct file 中的 f_op 指针指向了⼀个 file_operations 结构体，这个结构 体中的成员除了struct module*owner其余都是函数指针。
file_operation 就是把系统调⽤和驱动程序关联起来的关键数据结构，这个结构的每⼀个成员都 对应着⼀个系统调⽤。读取 file_operation 中相应的函数指针，接着把控制权转交给函数，从⽽ 完成了Linux设备驱动程序的⼯作
缓冲区
缓冲区是内存空间的⼀部分。也就是说，在内存空间中预留了⼀定的存储空间，这些存储空间⽤来缓 冲输⼊或输出的数据，这部分预留的空间就叫做缓冲区。缓冲区根据其对应的是输⼊设备还是输出设 备，分为输⼊缓冲区和输出缓冲区。
为什么
读写⽂件时，如果不会开辟对⽂件操作的缓冲区，直接通过系统调⽤对磁盘进⾏操作(读、写等)，那么 每次对⽂件进⾏⼀次读写操作时，都需要使⽤读写系统调⽤来处理此操作，即需要执⾏⼀次系统调 ⽤，执⾏⼀次系统调⽤将涉及到CPU状态的切换，即从⽤⼾空间切换到内核空间，实现进程上下⽂的 切换，这将损耗⼀定的CPU时间，频繁的磁盘访问对程序的执⾏效率造成很⼤的影响
为了减少使⽤系统调⽤的次数，提⾼效率，我们就可以采⽤缓冲机制。⽐如我们从磁盘⾥取信息，可 以在磁盘⽂件进⾏操作时，可以⼀次从⽂件中读出⼤量的数据到缓冲区中，以后对这部分的访问就不 需要再使⽤系统调⽤了，等缓冲区的数据取完后再去磁盘中读取，这样就可以减少磁盘的读写次数， 再加上计算机对缓冲区的操作⼤ 快于对磁盘的操作，故应⽤缓冲区可⼤ 提⾼计算机的运⾏速度
缓冲类型
标准I/O提供了3种类型的缓冲区
全缓冲区：这种缓冲⽅式要求填满整个缓冲区后才进⾏I/O系统调⽤操作。对于磁盘⽂件的操作通 常使⽤全缓冲的⽅式访问。
⾏缓冲区：在⾏缓冲情况下，当在输⼊和输出中遇到换⾏符时，标准I/O库函数将会执⾏系统调⽤ 操作。当所操作的流涉及⼀个终端时（例如标准输⼊和标准输出），使⽤⾏缓冲⽅式。因为标准 I/O库每⾏的缓冲区⻓度是固定的，所以只要填满了缓冲区，即使还没有遇到换⾏符，也会执⾏ I/O系统调⽤操作，默认⾏缓冲区的⼤⼩为1024。
⽆缓冲区：⽆缓冲区是指标准I/O库不对字符进⾏缓存，直接调⽤系统调⽤。标准出错流stderr通 常是不带缓冲区的，这使得出错信息能够尽快地显⽰出来。
除了上述列举的默认刷新⽅式，下列特殊情况也会引发缓冲区的刷新：
1. 缓冲区满时；
2. 执⾏flush语句；