文件操作的主要接口API

前提：很早之前学完了朱有鹏老师的裸机课程，后来就没有看新的课程，去年大三出来实习到现在工作块一年了。感觉关于linux方面不是很清楚，然后购买了朱老师的Linux应用编程和网络编程的课程。此笔记大部分内容是老师上课的课件。

1.什么是文件IO？

    IO就是input/output，文件IO就是对于文件的读写操作。

2.什么是操作系统API？

    (1)API是一些函数，这些函数是由linux系统提供支持的，由应用层程序来使用。
    (2)应用层程序通过调用API来调用操作系统中的各种功能，来干活。

    (3)学习一个操作系统，其实就是学习使用这个操作系统的API。    

    note:API和函数？api其实本质上就是函数，但是更强调的是一个功能，你不需要关心api是怎么实现的，只知道调用它就可以实现功能就行。函数一般来说指自己写的功能块。

3.Linux常用的文件IO接口

    write、read、open、close、lseek

4.文件操作的一般步骤

    (1)在linux系统中要操作一个文件，一般是先open打开一个文件，得到一个文件描述符，然后对文件进行读写操作（或其他操作），最后close关闭文件即可
    (2)强调一点：我们对文件进行操作时，一定要先打开文件，打开成功后才能去操作（如果打开本身失败，后面就不用操作了）；最后读写完成之后一定要close关闭文件，否则可能会造成文件损坏。
    (3)文件平时是存在块设备中的文件系统中的，我们把这种文件叫静态文件。当我们去open打开一个文件时，linux内核做的操作包括：内核在进程中建立了一个打开文件的数据结构，记录下我们打开的这个文件；内核在内存中申请一段内存，并且将静态文件的内容从块设备中读取到内存中特定地址管理存放（叫动态文件）。
    (4)打开文件后，以后对这个文件的读写操作，都是针对内存中这一份动态文件的，而并不是针对静态文件的。当我们对动态文件进行读写后，此时内存中的动态文件和块设备中的静态文件就不同步了，当我们close关闭动态文件时，close内部内核将内存中的动态文件的内容去更新（同步）块设备中的静态文件。
    (5)常见的一些现象：
第一个：打开一个大文件时比较慢
第二个：我们写了一半的文件，如果没有点保存直接关机/断电，重启后文件内容丢失。
    (6)为什么要这么设计？

因为块设备本身有读写限制（回忆NnadFlash、SD等块设备的读写特征），本身对块设备进行操作非常不灵活。而内存可以按字节为单位来操作，而且可以随机操作（内存就叫RAM，random），很灵活。所以内核设计文件操作时就这么设计了。    

5.重要概念：文件描述符

(1)文件描述符其实实质是一个数字，这个数字在一个进程中表示一个特定的含义，当我们open打开一个文件时，操作系统在内存中构建了一些数据结构来表示这个动态文件，然后返回给应用程序一个数字作为文件描述符，这个数字就和我们内存中维护这个动态文件的这些数据结构挂钩绑定上了，以后我们应用程序如果要操作这一个动态文件，只需要用这个文件描述符进行区分。
(2)一句话讲清楚文件描述符：文件描述符就是用来区分一个程序打开的多个文件的。

(3)文件描述符的作用域就是当前进程，出了当前进程这个文件描述符就没有意义了    

note：以前只知道文件描述符代表是一个程序已打开的一个文件，除此一无所知。现在知道其实文件描述符在内核中会放置在一张叫做文件描述表中，文件描述符作为数组index，而对应的内容为文件表指针，文件表就是每个已打开的文件在内存中的详细信息，便于内核定位与操作。