Linux下的IO操作

Linux下的IO操作

C语言中的IO操作

函数	描述
fopen	打开一个文件
fwrite	向指定文件写入数据
fread	从文件读取数据
fseek	指定当前文件下的光标位置
fclose	关闭一个文件（注意，在文件试用网完毕后要关闭文件，避免造成资源泄漏）

example：
向文件写入数据：

从文件读取数据

输出数据到终端：


文件打开方式的总结：

打开方式	描述
r	只读方式打开
r+	读写方式打开，文件不存在则报错，文件存在则清空原有内容
w	只写方式打开
w+	读写方式打开，文件不存在则创建，文件存在则清空原有内容
a	追加方式打开
a+	读和追加方式打开，文件不存在则创创建，文件存在则在文件的结尾部分追加写
b	表示二进制文件写入读取追加
t	表示文本文件写入读取追加

Linux系统下的IO操作

接口:

#include 
#include 

int open(const char* pathname, int flags);
int open(const char* pathname, int flags, mode_t mode);

pathname:要打开或创建的文件

flags	描述
O_CREAT	文件不存在则创建
O_RDONLY	只读方式打开
O_WRONLY	只写方式打开
O_RDWR	读写方式打开
O_APPEND	追加方式打开
O_EXCL	搭配O_CREAT使用
O_TRUNC

mode：设置文件的权限设置之前要加上umask（0）来临时置空系统默认权限位

文件描述符fd

文件描述符：

如图所示，系统对程序的描述是一个task_struct结构体，在结构体中有一个files指针，这个指针指向一个file_struct结构体，在这个结构体中存在fd_array[]数组，这个数组的下标 就是文件描述符fd，通过这个下标，我们可以访问到这个文件。进而对文件进行操作。
文件描述符的分配规则：
文件描述符是按照从前往后找，找到第一个没有被分配的下标做为该文件描述符。

0代表标准输入，1代表标准输出， 2代表标准错误

重定向

当标准输出的文件描述符被关闭时，本该输出到终端的输出被输出到1号描述符描述的文件中去了，这种现象称之为输出重定向。
常见的重定向有：>> , >, <

printf和fwrite库函数自带缓冲区，而write系统调用接口没有提供缓冲区。

文件描述符和文件流指针的关系：

文件流指针FILE是一个结构体，成员就是文件描述符
库函数封装了系统调用接口，因此，库函数的调用归根结底是系统调用接口的使用
我们通常所说的是缓冲区也就是文件流指针结构体中定义的缓冲区。这个缓冲区通常被称为用户态缓冲区。

动态库和静态库

静态库（.a）：程序在编译链接的时候把库的代码链接到可执行文件中，程序运行的时候不需要静态库
动态短库（.so）程序在运行的时候链接动态库中的代码，多个程序共享使用库的代码
动态库链接只链接包含它用到的函数入口地址的一个表
动态库更加节省磁盘空间

动态链接静态链接的生成方式：

静态库的打包：

//生成汇编代码
gcc -c [.c文件] -o [.o文件]
//静态库打包
ar -cr lib[静态库名称].a [.o文件]

静态库的使用：

生成可执行程序时链接使用：

1、将库文件放在指定路径下 /usr/lib64 /usr/lib
2、设置链接库的搜索路径环境变量 export LIBRARY_PATH=$LIBRARY_PATH:.
3、使用gcc [.c文件] -o [目标文件] -L[path] -l[库名称]

动态库的打包：

//生产汇编代码
gcc -c -fPIC [.c文件] -o [.o文件]
//动态库打包
gcc -shared [.o文件] -o lib[动态库名称].so

-fPIC选项是产生位置无关代码
动态库的命名方式lib***.so

查看动态库的目录列表：

动态库的使用：

运行时可执行程序时加载使用：

1、将库文件放在指定路径下 /usr/lib64 /usr/lib
2、设置链接库的搜索路径环境变量 export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:.

文件系统

命令：

ls -l
stat [文件名称]

功能：

查看文件列表，查看文件的详细信息

ls -l包含的信息：
1、模式
2、硬链接数
3、文件的所有者
4、文件的所属组
5、文件的最后一次修改时间
6、文件的大小
7、文件名称

stat [文件]包含的信息
文件名称，文件大小，文件的块大小，文件的IO块大小，文件类型
文件的所属设备，文件的Inode节点，文件的硬连接数，文件的权限，文件的所有者id，文件的所属组id文件所处环境
文件的最近修改，最近访问，最近改动时间
Inode：
Inode包含文件的源信息
1、文件的字节数
2、文件的所有者
3、文件的所属组
4、文件的读写执行权限
5、文件的时间戳，ctime Inode的创建时间，mtime文件内容上一次修改时间，atime文件最后一次访问时间
6、文件的链接数
7、文件数据的block位置

目录项：
目录下的文件名和文件的Inode节点号

查找文件的流程：
打开目录文件，读取目录项信息，通过文件名找到文件的Inode节点号->通过Inode节点号找到文件系统在Inode区域中的Inode节点，再通过Inode节点储存的文件数据储存位置，找到文件在数据区域存储的数据

创建一个新文件的操作：
1、储存属性：内核先找一个空闲的节点，把文件信息记录到其中
2、数据储存：将信息分块记录在不同的磁盘块中
3、记录分配情况：内核在Inode的磁盘分布区间记录存放块位置顺序
4、添加文件名称到目录项：内核将入口添加到目录，文件名和Inode之间的对应关系将文件名和文件的内容及书写连接起来。

软链接和硬链接

硬链接：
硬链接就像是文件的别名，它有自己的目录项，但是没有单独的Inode节点和数据区，一个文件每多一个硬链接，它的Inode节点的 链接数就会+1，这个Inode节点对应多个不同名称的文件，可以通过任意一个文件名称访问这个文件，每删除一个文件，该文件的Inode节点的链接数就会-1，当链接数为0的时候，这个文件才被真正的删除。
因此，删除源文件，我们依然可以访问到这个文件，当且仅当这个文件的链接数>0
创建硬链接的方法：
命令：

ln [源文件] [硬链接文件]

功能：

为指定文件创建硬链接

软链接：
软链接是一个独立的文件，有自己的目录项，Inode节点，数据区。可以理解为是源文件的快捷方式（注意，这里提到的快捷方式并不准确，并不是Windows系统下的那个快捷方式）通过软链接文件可以访问到源文件，当源文件被删除时，这个软链接将不再访问到源文件。
命令：

ln -s [源文件] [软链接文件]

功能：

为文件创建软链接

软链接和硬链接的区别

区别项	软链接	硬链接
是否针对目录	可以	不可以
是否产生新文件	是新文件	是源文件的别名
是否跨分区	可以跨分区	不可跨分区（每个文件系统都有自己的文件系统的划分的超级快，Inode位图和data位图，以及Inode节点和data数据）
删除源文件是否可以继续访问	不可以访问	无影响，除非链接数<0