Linux系统编程——文件操作原理

文件描述符

1.文件描述符是文件的索引：

对于内核而言，所有打开文件都由文件描述符引用。文件描述符是一个非负整数。当打开一个现存文件或者创建一个新文件时，内核向进程返回一个文件描述符。

int fd1 = open("./file1",O_RDWR);//打开文件描述符f1对应的文件file1

int fd2 = creat("./file2",S IRWXU);//创建文件描述符fd2对应的文件file2

当读写一个文件时，用open和creat返回的文件描述符标识该文件，将其作为参数传递给read和write。

n_write = write(fd1,buf,strlen(buf));//将buf中的内容写入文件描述符fd1对应的文件

n_read = read(fd2,readBuf,n_write);//读取文件描述符fd2对应文件的内容

按照惯例，，UNIX shell使用文件描述符0与进程的标准输入(键盘输入)相结合，文件描述符1与标准输出(打印键盘输入)相结合，文件描述符2与标准错误输出相结合。STDIN.FILENO、STDOUTFILENO、STDERR FILENO这几个宏代替了0、1、2这几个数。代码示例：

int main()
{
        char readBuf[128];

        int n_read = read(0,readBuf,5);//在readBuf中输入5个字节
        int n_write = write(1,readBuf,strlen(readBuf));//讲输入的字节打印出来
        printf("\ndone!\n");

        return 0;
}

2.文件猫还符，这个数字在一个进程中表示一个特定含义，当我们open一个文件时，提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，然后饭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的这个动态文件的这些数据结构绑定上了，以后我们应用程序如果要操作这个动态文件，只需要用这个文件描述符区分即可。

3.文件描述符的作用域就是当前进程，出了这个进程文件描述符就没有意义了。

文件编程步骤

1、在Linux中要操作一个文件，一般是先open打开一个文件，得到文件描述符，然后对文件进行读写操作(或其他操作)，最后是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，打开成功之后才能操作，如果打开失败，就不用进行后边的操作了，最后读写完成后，一定要关闭文件，否则会造成文件损坏

静态文件和动态文件

静态文件存放于磁盘中，而当我们打开静态文件后，会在Linux内核产生一个结构体来记录该静态文件，结构体又包含静态文件的文件描述符、内容和信息节点等，此时Linux内核就会分配内存给动态文件。

1.文件平时是存放在块设备中的文件系统文件中的，我们把这种文件叫静态文件，当我们去oDn打开一个文件时，liux内核做的操作包括:内核在进程中建立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核中特定地址管理存放(叫动态文件)。
2.打开文件以后，以后对这个文件的读写操作，都是针对内存中的这一份动态文件的，而并不是针对静态文件的。当然我们对动态文件进行读写以后，此时内存中动态文件和块设备文件中的静态文件就不同步了，当我们cose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。

文件存放

文件打开修改

此时cpu对内存里的动态文件进行修改

操作完成

此时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

注：为什么不对块设备直接进行操作？

块设备本身读写非常不灵活，是按块读写的，而内存是按字节单位操作的，而且可以随机操作，很灵活。

比如现在磁盘中存放20个字节，但是你只输入5个字节，此时你想对5个字节中的其中一个进行修改，在块设备中是修改不了的，而在内存中可以修改。