【Linux】C文件系统详解（一）——C文件操作

文件操作总结

1.文件描述符,重定向,缓冲区,语言和系统关于文件的不同的视角的理解 – 都是要让我们深刻理解文件
2.文件系统
3.动静态库 – a.制作者的角度 b.站在使用者的角度 c.如何理解动态库加载(进程地址空间的内容)

预备知识

1.你真的理解文件原理和操作了吗?这不是语言问题,这是系统的问题
2.是不是只有c/c++有文件操作呢?pytho java php go也有的,但是他们的文件操作的方法是不一样的,如何理解这种现象?有没有一种统一的视角看待所有的语言文件操作呢
3.操作文件的时候,第一件事情,都是打开文件.打开文件是做什么呢,如何理解呢
4.文件 = 内容 + 属性->针对文件的操作,对内容的操作,对属性的操作
5.当文件没有被操作的时候,文件会在磁盘上
6.当我们对文件进行操作时,文件会被放在内存上,因为冯诺依曼体系是这么规定的
7.当我们对文件进行操作时,文件需要提前被load到内存,load的是内容还是属性呢?反正至少得有属性吧
8.当我们对文件进行操作时,文件需要提前被load到内存,是不是只有你一个人在load呢?不是,内存中一定存在大量的不同文件的属性
9.综上->打开文件本质就是将我们需要的文件属性加载到内存中,OS内部一定会同时存在大量的被打开的文件,那么OS要不要管理这些被打开的文件呢?先描述,再组织!构建在内存中的文件对象结构体,struct file{就可以从磁盘来,struct file* next} ,表明被打开的文件
10.文件被打开,是谁在打开呢?OS,但是是谁让OS打开的呢? 用户(进程为代表的)
11.我们之前的所有的文件操作,都是进程和被打开文件的关系
12.进程和被打开文件的关系struct task_struct和struct file的关系

结论:

1. 每一个被打开的文件,都要在OS内创建对应的struct结构体,可以将所有的struct file 结构体用某种数据结构链接起来,在OS内部,对被打开的文件进行管理,就被转换为了对链表的增删查改
   即:文件被打开,OS要为被打开的文件创建对应的内核结构

struct file 
{
	//各种属性
	//各种链接关系
}

2. 文件其实可以被分成两大类:磁盘文件,被打开的文件(内存文件)

C文件操作回顾

语言方案

w写入方式

w: 默认写方式打开文件,如果文件不存在,就创建它
1.默认如果只是打开,文件内容会自动清空
2.同时,每次进行写入的时候,都会从最开始进行写入
先清空,再写入

#include
#define LOG "log.txt"
int main()
{
	
	FILE* fp = fopen(LOG,"w");
	if(fp == NULL)
	{
		return perror("fopen");
		//fopen:xxxx
		return 1;	
	}
	//正常进行文件操作
	const char* msg = "hellp lx,hello 2023\n";
	int cnt = 5;
	while(cnt)
	{
		char buffer[256];
		//int fprintf(FILE* stream,const char* format,...)
		//指定文件流,向指定文件打印
		fprintf(fp,"%s:%d:lx\n",msg,cnt)//往文件中输入
		fprintf(stdout,"%s:%d:lx\n",msg,cnt)//linux一切皆文件,stdout对应显示器文件 
		snprintf(buffer,sizeof(buffer),"%s:%d:lx\n"msg,cnt);//输入到自定义缓冲区中
		fputs(buffer,fp);
		
		//fputs(msg,fp);
		cnt--;
	}

	fclose(fp);
	return 0;
}

a写入方式

不会清空文件,而是每一次写入都是从文件结尾写入的,即追加

#include
#define LOG "log.txt"
int main()
{

	FILE* fp = fopen(LOG,"a");
	if(fp == NULL)
	{
		return perror("fopen");
		//fopen:xxxx
		return 1;	
	}
	//正常进行文件操作
	const char* msg = "aaa\n";
	int cnt = 5;
	while(cnt)
	{
		fputs(msg,fp);
		cnt--;
	}

	fclose(fp);
	return 0;
}

r只读方式

int main()
{
	FILE* fp = fopen(LOG,"r");
	if(fp == NULL)
	{
		return perror("fopen");
		//fopen:xxxx
		return 1;	
	}
	//正常进行文件操作
	while(1)
	{
		char line[128];
		if(fgets(line,sizeof(line),fp) == NULL) break;
		else 
		{
			printf("%s\n",line);
		}
	}

	fclose(fp);
	return 0;
}

系统方案

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define LOG "log.txt"
int main()
{
	//fd:文件描述符
	int fd = open(LOG, O_WRONLY | O_CREAT);
	if(fd == -1)
	{
		printf("fd:%d,errno:%d,errorstring:%s\n",fd,errno,strerror(errno));
	}
	else printf("fd:%d,errno:%d,errorstring:%s\n",fd,errno,strerror(errno));

	close(fp);
	return 0;
}

但是这个没有设置权限,需要这样改:

//写和读

//头文件不变
int main()
{
	//fopen(LOG,"w");
	umask(0);//文件权限受掩码的影响
	//fd:文件描述符
	//O_CREAT和O_WRONLY不对原始内容清空
	int fd = open(LOG, O_WRONLY | O_CREAT| O_TRUC, 0666);
	if(fd == -1)
	{
		printf("fd:%d,errno:%d,errorstring:%s\n",fd,errno,strerror(errno));
	}
	else printf("fd:%d,errno:%d,errorstring:%s\n",fd,errno,strerror(errno));
	//C语言,和这个接口的关系是什么呢?
	//C标准库函数底层是调用系统调用

	const char *msg = "hello lx,hollo world";
	
	int cnt = 5;
	while(cnt)
	{
		char line[128];
		snprintf(line,sizeof(line),"%s,%d\n",msg,cnt);
		write(fd,line,strlen(line));
		//这里的strlen不应该加1,因为\0结尾是C语言的规定,不是文件的规定!
	}
	close(fp);
	return 0;
}

//追加(且)写入

int fd = open(LOG, O_WRONLY | O_APPEND | O_CREAT, 0666);
	if(fd == -1)
	{
		printf("fd:%d,errno:%d,errorstring:%s\n",fd,errno,strerror(errno));
	}
	else printf("fd:%d,errno:%d,errorstring:%s\n",fd,errno,strerror(errno));

//读取文件(r)

int fd = open(LOG, O_RDONLY);
	if(fd == -1)
	{
		printf("fd:%d,errno:%d,errorstring:%s\n",fd,errno,strerror(errno));
	}
	else printf("fd:%d,errno:%d,errorstring:%s\n",fd,errno,strerror(errno));

	char buffer[1024];
	// 这里我们无法做到按行读取,我们是整体读取的
	size_t n = read(fd,buffer,sizeof(buffer - 1));//使用系统接口进行IO时,一定要注意\0问题
	if(n > 0)
	{
		buffer[n] = '\0';
		printf("%s\n",buffer);
	}
	

未完待续…