（Linux）基础IO

一、文件描述符

1.文件描述符下标

Linux 进程默认情况下会有3个缺省打开的文件描述符，stdin ( 0 ) , stdout ( 1 ) , stderr ( 2 ) 。
分别对应：键盘，显示器，显示器。

文件描述符就是从0开始的整数。操作系统在内存中要创建相应的数据结构来描述目标文件，即file结构体。每个进程都有一个*file指针，指向一张files_struct表，该表包含了一个指针数组，每个元素都是一个指向打开文件的指针。
本质上，文件描述符就是该数组的下标。所以，只要有文件描述符，就可以找到对应的文件。

2.系统调用
① open

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

//返回值：成功返回新分配的文件描述符，出错返回-1并设置errno
//参数：pathname，要打开或创建的文件名，和fopen一样，pathname既可以是相对路径也可以是绝对路径;flags，有一系列常数值可供选择，可以同时选择多个常数用按位或运算符连接起来，所以这些常数的宏定义都以O_开头，表示or;mode，权限。

必选且只能选一个：
•O_RDONLY 只读打开
•O_WRONLY 只写打开
•O_RDWR 可读可写打开
可以同时选一个或多个：
•O_APPEND 表示追加。如果文件已有内容，这次打开文件所写的数据附加到文件的末尾而不覆盖原来的内容。
•O_CREAT 若此文件不存在则创建它。使用此选项时需要提供第三个参数mode，表示该文件的访问权限。
•O_EXCL 如果同时指定了O_CREAT，并且文件已存在，则出错返回。
•O_TRUNC 如果文件已存在，并且以只写或可读可写方式打开，则将其长度截断（Truncate）为0字节。
•O_NONBLOCK 对于设备文件，以O_NONBLOCK方式打开可以做非阻塞I/O（Nonblock I/O）。

② read

#include 
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t nbytes);

//参数：fd，文件描述符；buf,缓冲期地址；nbytes，本次读取多少个字节
//返回值：成功，返回实际读到的字节数，若已到文件尾，返回0；失败返回-1

③ write

#include 
ssize_t write(int fd, void *buf, size_t nbytes);

//参数：fd，目标文件描述符；buf,缓冲区指针；len,本次读取，期望写入多少字节的数据
//返回值：成功，返回实际写了多少个字节的数据；失败返回-1 或 返回值小于nbytes时，内核很可能会再次写余下的数据，形成死循环，文件系统写满，系统挂了！

在写实际的文件系统的写操作时一定要注意其返回值，否则可能系统崩溃了。
④ close

#include 
int close(int fd);

//返回值：成功返回0，出错返回-1并设置errno
//参数：fd，要关闭的文件描述符

3.重定向
本来应该输出到显示器上的内容，输出到文件内，称为重定向。常见的重定向有：> , >> , <
① 文件描述符分配规则

0往后第一个空闲下标，分配给文件

关闭标准输出，文件的文件描述符变为fd（1），fd（1）中地址已经变为new_file的地址，输出的消息都将写入new_file文件中

4.缓冲方式
① 行缓冲 \n

往标准输出中写

② 全缓冲

往文件中写

③ 没缓冲

printf , fwrite等库函数会自带缓冲区当发生重定向到普通文件时，数据的缓冲方式由行缓冲变为全缓冲；缓冲区是由C标准库二次加上的
write等系统调用*有自带缓冲区

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二、文件系统

1.文件系统结构
① 超级块

• 文件系统元信息

②iNode区

• 保存文件元信息

③block区

• 管理n个block
  

2.软硬链接
①硬链接

不同文件名访问同一个iNode
通过inode引用另外一个文件

②软链接

通过名字引用另外一个文件

• 快捷方式：特殊的文件类型，保存了另一个文件的全路径

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三、静态库与动态库

1.背景

静态库

发布方便，只需要发布一个可执行程序

动态库

发布时需要带上所有依赖的动态库，更新程序的某个模块时较为方便

2.gcc选项

静态库

本质上是“.o”文件的打包，ar -rc

//静态库 makefile

test:test.c libadd.a
    gcc test.c ./libadd.a -o test
libadd.a:add.o
    ar -rc libadd.a add.o
add.o:add.c
    gcc -c add.c -o add.o
.PHONY:clean
clean:
    rm test libadd.a add.o

动态库

shared ：表示生成共享库格式
fPIC ：产生位置无关码（position independent code）
库名规则 ：libxxx.so

//动态库 makefile

test:test.c libadd.so
    gcc test.c ./libadd.so -o test
libadd.so:add.c
    gcc add.c -o libadd.so -fPIC -shared
.PHONY:clean
clean:
    rm test 

$ ldd test 查看
和库一起编译选项

-L 指定查找路径
-l 库名 库文件的文件路径

3.相关环境变量

运行动态库

拷贝 .so文件到系统共享库路径下
更改LD_LIBRARY_PATH

echo $LD_LIBRARY_PATH
echo 环境变量