【Linux】缓冲区再理解

一、标准流

c语言程序运行起来就默认打开3个流

标准输出流 - stdout（屏幕打印,这里屏幕就是编译器调试控制台）

标准输入流 - stdin（键盘）

标准错误流 - stderr

这几个流类型都是FILE*

fputs向一般文件（磁盘）或者硬件进行写入

#include 

int main()
{
  const char* s = "hello world\n";
  fputs(s, stdout);

  return 0;
}

---

stderr也是可以输出到屏幕上的

但重定向输出到txt文件中就什么都没有，因为> 是输出重定向的符号

./test > test.txt 2>&1
    //原本1指向显示器，重定向指向文件，再将2拷贝到1里面，2也指向文件了

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二、linux系统提供操作系统调用接口

打开

关闭

#include 
#include 
#include 
int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
       //打开文件的文件名  以读、写等方式打开 以什么模式（权限）    //返回文件描述符，   错误返回-1
int creat(const char *pathname, mode_t mode);

#include 
int close(int fd);

1. open创建文件

open的返回值是操作系统给予的，实际上是操作系统内部一个数组的下标

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 


int main()
{
  int fd = open("./test.txt", O_WRONLY | O_CREAT, 0644);
  close(fd);

  return 0;
}

标志位只有一个bit位为1

---

2. write写入

不需要写入\0，只是c中的结束标志，写入文件不需要

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main()
{
  int fd = open("./test.txt", O_WRONLY | O_CREAT, 0644);
  if(fd < 0)
  {
    perror("error");
    return 1;
  }
  

  const char* s = "hello world\n";
  int n = 5;
  while(n--)
  {
    write(fd, s, strlen(s));
  }
  
  close(fd);

  return 0;
}

---

3. read读入

• 返回值是有效长度，0的话停止

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main()
{
  int fd = open("./test.txt", O_RDONLY, 0644);
  if(fd < 0)
  {
    perror("error");
    return 1;
  }
  

  char buffer[128];
  ssize_t rs = read(fd, buffer, sizeof(buffer) - 1);
  if(rs > 0)
  {
    buffer[rs] = 0;
    printf("%s\n", buffer);
  }
  


  close(fd);

  return 0;
}

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三、文件描述符

1. 由来

之前所学的所有的文件操作:对文件内容操作，对文件的属性操作

如果一个文件，没有被打开，这个文件在磁盘
如果我创建一个空文件，该文件也占磁盘空间
文件有属性，属性也是数据。
磁盘文件=文件内容+文件属性（struct file{}描述）

而一个进程可以打开多个文件：

struct task_struct{ 
    
    struct file_struct* p;
}
//p指向这个结构体
struct file_struct{
        //里面有个数组
    struct file* fd_array[];
    //0、1、2，对应stdin，stdout，stderror
    //这里的数组下标对应的就是fd文件描述符
}
//描述每个文件
struct file
{
    //文件属性
    fd;
    //.......
    //读写操作，函数指针
    int(*read)();
    int(*write)();
}

---

标准：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main()
{
  printf("stdin: %d\n", stdin->_fileno);
  printf("stdout: %d\n", stdout->_fileno);
  printf("stderr: %d\n", stderr->_fileno);

  return 0;
}

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2. 文件描述符分配规则

给新文件分配的fd，是从fd_ array中找一个下标最小的，没有被使用的，作为新的fd

close(0);
//再open会获得0

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3. 输出重定向

struct file
{
    //存储着fd文件描述符
}

当遇到

close(1);

后面再打开一个文件会将该文件的指针存在下标为0的文件描述数组里

当一些语言层的read等调用时候，获取了fd，只往fd对应的文件里面进行操作

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main()
{
  close(1);
  int fd = open("./test.txt", O_CREAT | O_WRONLY, 0644);
  printf("hello world\n");

  return 0;
}

本应该输出再屏幕上的输出到了文件中

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4. dup输出重定向

//输出重定向
dup2(fd, 1);

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四、缓冲区

close(fd)之后结果发生了变化，close之后不会重定向卸载txt文件

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main()
{
  close(1);
  int fd = open("./test.txt", O_CREAT | O_WRONLY, 0644);
  printf("hello world\n");
  //close(fd);
  return 0;
}

原因是c语言也有缓冲区

进程退出file会刷新内容到OS缓冲区，但如果没有fd就不知道是哪个文件

当close（fd）时候，fd关闭，无法访问无法刷新

• 解决：可以在close前加上flush（stdout）；

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回忆：为什么要有缓冲区？

因为磁盘读取的速度远远低于cpu，cpu不可能进行长时间等待，等待过程中可以进行其他运算并且放到缓冲区进行等待

普通文件是全缓冲，屏幕是行刷新（遇到\n刷新）

关闭文件时候，OS缓冲区会直接刷新到磁盘

c提供的接口运行后都放在c缓冲区

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