Linux基础IO
目录
1.文件的认识
2.C语言的文件操作
3.系统接口IO
1.open
2.write
3.read
4.close
4.文件描述符fd
5.重定向
dup2 系统调用
6.软硬链接
硬链接
软链接
1.文件的认识
1.文件 = 文件内容 + 文件属性
2.文件在磁盘中放着，我们访问文件本质上是进程在访问文件，要想向硬件写入只有操作系统有权力，普通用户如果想写入，就必须让OS提供接口，文件类的系统调用接口
3.OS层面的文件接口，这样的接口只有一套，而且具有跨平台性
4.C、C++、Java等语言都有文件操作接口，它们上层提供的库函数不一样，但是底层实现是一样的，都是OS的操作接口。
2.C语言的文件操作
fopen
FILE fopen(const char path, const char* mode) 其中，path 是文件路径，mode 表示打开文件的模式，可以是以下值之一：
- 打开文件：使用
fopen()函数打开一个文件，需要指定文件名和打开模式（"w"表示写入模式，如果文件不存在则创建，如果存在则清空原内容）。 - 写入数据：使用
fwrite()或fprintf()函数将数据写入已打开的文件。 - 关闭文件：使用
fclose()函数关闭已经打开的文件。
fprintf 其作用是格式化输出到一个流文件中
int fprintf (FILE* stream, const char*format, ...);第一个是文件流，表示要将内容传给谁。第二个参数和可变参数列表是要传的内容。
fwrite 向文件中写入二进制数据
size_t fwrite(void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream)fputs 将字符串 s 写入文件
int fputs(const char *s, FILE *stream)下面代码是应用
fopen（追加方式写入 'a')
stdin & stdout & stderr
在C语言中，stdin、stdout和stderr是三个标准的I/O流，用于处理标准输入、标准输出和标准错误输出。它们是在标准库中预定义的文件指针，在C/C++程序中是默认打开的。
3.系统接口IO
1.open
open 是一个在 Unix/Linux 系统中用于打开文件的系统调用接口。它是进行文件操作的重要接口之一，用于打开文件以进行读取、写入或其他操作。下面是关于 open 函数的详细介绍：
open是系统调用接口，返回的是文件描述符，并非文件流指针
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
参数类型 ：
pathname：要打开的文件路径。flags：打开文件的标志，用于指定打开模式和行为。这些标志可以使用按位或运算组合起来。mode：当使用O_CREAT标志时，指定新文件的权限。这个参数通常需要八进制形式的权限值，如0666
返回值：
- 成功时，返回文件描述符（一个非负整数），用于以后的文件操作。
- 失败时，返回 -1，并设置全局变量
errno表示错误类型
常用的 flags 参数：
O_RDONLY：只读模式打开文件。O_WRONLY：只写模式打开文件。O_RDWR：读写模式打开文件。O_CREAT：如果文件不存在，则创建文件。O_TRUNC：如果文件已存在，在打开时清空文件内容。O_APPEND：在写入时追加到文件末尾。
#include
#include
int main() {
umask(0);
int fd = open("log.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);
//等价与 fopen("log.txt","w")
if (fd == -1) {
perror("无法打开文件");
return 1;
}
// 打开文件后可以进行写入操作
close(fd); // 关闭文件
return 0;
}
2.write
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
作用：用于将数据从缓冲区写入文件。
参数：
fd：文件描述符，指示要写入的文件。
buf：要写入的数据的缓冲区。
count：要写入的字节数。
返回值：返回实际写入的字节数，如果返回值为 -1，则表示出错。
3.read
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);- 作用：从文件中读取数据到缓冲区。
- 参数：
fd：文件描述符，指示要读取的文件。buf：存储读取数据的缓冲区。count：要读取的字节数。
- 返回值：返回实际读取的字节数，如果返回值为 0，则表示已到达文件末尾；如果为 -1，则表示出错。
4.close
int close(int fd);- 作用：关闭打开的文件。
- 参数：
fd：文件描述符。 - 返回值：成功返回 0，出错返回 -1
4.文件描述符fd
在Unix/Linux系统中，文件描述符（File Descriptor，通常缩写为 fd）是一个用于标识打开文件或其他I/O资源的整数。它是操作系统内核用来跟踪文件和I/O流的一种方式。文件描述符在C语言中通常用于标识和操作文件、套接字、管道等。
fd在内核中本质是一个数组下标
文件描述符的分配规则：在files_struct数组当中，找到当前没有被使用的最小的一个下标，作为新的文件描述符
5.重定向
原本要向显示器打印的数据通过我们的操作写入到其它文件，就这叫重定向。
重定向有 输出重定向: > 追加重定向 : >> 输入重定向 : <
下面是我们之前输出重定向的使用
重定向的本质是：上层用的fd不变，在内核中改变fd对应的struct file*的地址。
本来1里面是标准输出的地址，改变成log.txt的地址
dup2 系统调用
在 Linux 中，dup2 是一个系统调用，用于创建一个文件描述符的副本，并将副本连接到另一个文件描述符。它的原型如下：
int dup2(int oldfd, int newfd);
newfd be the copy of oldfd，新的fd是旧的fd的拷贝，那么最终拷贝的结果是根据oldfd来的。而且这里说的拷贝是覆盖，最终剩下的是oldfd的内容
这个图里面把1断开显示器，并且里面的值换成3，最终和3一致，输出重定向所以3是oldfd
6.软硬链接
硬链接是指在文件系统中创建一个文件的副本，这个副本与原始文件共享相同的 inode（索引节点）。因此，硬链接与原始文件在文件系统中的位置和属性是一样的，它们实际上指向同一个数据块。删除一个硬链接并不会影响其他硬链接或原始文件，只有所有的链接都被删除后，文件的内容才会真正被释放。
硬链接的特点：
- 硬链接没有独立的文件大小，因为它们共享相同的数据块。
- 硬链接不跨越文件系统边界，即不能链接到不同文件系统的文件。
- 硬链接不能链接到目录。
硬链接
[kingxzq@localhost Documents]$ ln original.txt hardlink.txt
这将在同一目录下创建了一个名为 hardlink.txt 的硬链接。现在，original.txt 和 hardlink.txt 是硬链接，它们共享相同的 inode 和数据块，如下输出。
[kingxzq@localhost Documents]$ ll -i
total 0
37444362 -rw-rw-r--. 2 kingxzq kingxzq 0 Aug 24 15:22 hardlink.txt
37444362 -rw-rw-r--. 2 kingxzq kingxzq 0 Aug 24 15:22 original.txt
软链接
软连接是一个指向目标文件或目录的特殊文件，其中包含了目标文件的路径。它实际上是一个指向另一个文件的快捷方式，就像 Windows 系统中的快捷方式一样。软连接与硬链接不同，它有自己的 inode，并且可以跨越文件系统边界。
软连接的特点：
- 软连接有独立的文件大小，因为它包含了目标文件的路径信息。
- 软连接可以链接到不同文件系统的文件。
- 删除原始文件或目录不会影响软连接，但删除软连接不会影响原始文件
[kingxzq@localhost Documents]$ ln -s original.txt symlink.txt
软链接symlink.txt则拥有独立空间，所以inode与源文件并不相同，可以理解为快捷方式
[kingxzq@localhost Documents]$ ll -i
total 0
37444362 -rw-rw-r--. 2 kingxzq kingxzq 0 Aug 24 15:22 hardlink.txt
37444362 -rw-rw-r--. 2 kingxzq kingxzq 0 Aug 24 15:22 original.txt
37444368 lrwxrwxrwx. 1 kingxzq kingxzq 12 Aug 24 15:28 symlink.txt -> original.txt
这将在同一目录下创建了一个名为 symlink.txt 的软链接。现在，symlink.txt 是一个指向 original.txt 的符号链接。
现在，假设你编辑了 original.txt 中的内容。然后你可以观察到：
硬链接：original.txt 和 hardlink.txt 都会反映出内容的更改，因为它们实际上是同一个文件的两个名称。
软链接：symlink.txt 也会反映出内容的更改，因为它指向了 original.txt 的路径，而不是实际的数据块。
删除 original.txt 文件，然后观察：
硬链接：即使删除了 original.txt，hardlink.txt 仍然存在，因为硬链接与原始文件共享相同的数据块。
软链接：删除了 original.txt 后，symlink.txt 将变为无效，因为它指向的目标不存在。
这个例子说明了硬链接和软链接的不同行为和特性。
总结
