linux高级编程 | IO输入输出

Linux软件编程:

1.linux是什么？
    操作系统的内核
        1.管理CPU
        2.管理内存
        3.管理硬件设备
        4.管理文件系统
        5.任务调度

2.Shell:
    1.保护Linux内核(用户和Linux内核不直接操作,通过操作Shell,Shell和内核交互)
    2.命令解释器

3.Shell命令: 
        man 手册(帮助手册)
        1.标准命令
        2.系统调用
        3.库函数
        4.设备说明
        5.文件格式
        6.娱乐
        7.杂项
        8.管理员命令

        command [-options] arg1 arg2 .. 

    1.Shell基本命令:
        1.ls 
        2.cd 
        3.touch/rm 
        4.mkdir/rmdir 
        5.cp 
        6.mv 

    2.文件查看命令:
        1.cat 
          查看文件内容(字符)

          ASCII码文件(文件内容均是能在终端显示的ASCII码字符)
                .c .txt 文本文件
          二进制文件(文件内容不能够在终端显示,或者显示乱码)
                图片 视频 压缩包

          示例:
            cat filename 

        2.od -c 
          以字符或ASCII码形式显示文件内容 

          示例:
            od -c filename 

        3.head/tail 
          查看文件开头/末尾内容(默认10行)

          -n    指定显示的行数

          示例:
            head/tail filename 
            head/tail -n 行数 filename 

    3.文件查找命令:
        1.find
          查找一个文件的路径 

          示例:
            find 文件夹 -name 文件名 
            find . -name '*.txt' 
            find . -name '??.txt' 
            find . -name '[1,2,3,4][1,2,3,4].txt' 

        通配符:
            *:匹配任意长度任意字符的文件名 
            ?:匹配一位长度任意字符的文件名
            []:匹配一位长度指定字符的文件名
            [1, 2, 3, 4] 指定字符 1 2 3 4
            [1-4] 指定字符 1 2 3 4
            [^2] 指定除了2以外的字符

        2.whereis 
          查找指定内容的路径 

          示例:
            whereis 二进制程序名/软件名

        3.grep 
          查找文件中内容 

          示例:
            grep 'printf' /usr/include/stdio.h 

    4.重定向:
        将原本要输出在终端的内容重定向到一个文件中

        >>  追加重定向      在原来内容基础上追加新的内容
        >   覆盖重定向      将原来的内容覆盖掉

        示例:
            ls > file.txt 
            ls >> file.txt 

    5.管道:
        将前面命令的输出作为后续命令的输入

        示例:
            ps -ef | grep bash 
    
    6.其余命令:
        ps -ef          查看进程信息 
        echo            在终端打印内容
        du -k/-m        测试文件大小
        
    练习:一条shell命令,将/usr/include/stdio.h文件后200行中与extern相关的内容记录到file.txt文件中
        tail -n 200 /usr/include/stdio.h | grep 'extern' > file.txt 

    7.压缩解压命令:
        .tar.gz 
        .tar.bz2 

        1.压缩命令:
            tar -zcvf 压缩文件包名.tar.gz 文件夹
            tar -jcvf 压缩文件包名.tar.bz2 文件夹

        2.解压命令:
            tar -zxvf 压缩文件包.tar.gz 
            tar -jxvf 压缩文件包名.tar.bz2 

        示例:
            tar -zcvf dir.tar.gz dir 
            tar -jcvf dir.tar.bz2 dir 

            tar -zxvf dir.tar.gz 
            tar -jxvf dir.tar.bz2 

    8.让虚拟机上网:
        1.ifconfig
          查看网卡信息

        2.ping www.baidu.com 
            64 bytes from 183.2.172.185 (183.2.172.185): icmp_seq=1 ttl=51 time=32.7 ms
            64 bytes from 183.2.172.185 (183.2.172.185): icmp_seq=2 ttl=51 time=32.7 ms

        3.将虚拟机设置为NAT模式:
            NAT模式：Windows有网,Ubuntu就有网
            桥接模式：Windows和Ubuntu网络独立

            1.点击"虚拟机"
            2.点击"设置"
            3.点击"网络适配器"
            4.选择"NAT模式"
            5.点击"确定"
        
        4.配置Ubuntu系统的IP地址为自动获取IP地址
            1.sudo vim /etc/network/interfaces
              打开网卡配置文件
            
            2.修改文件内容为:
                auto lo 
                iface lo inet loopback 

                auto ens33 
                iface ens33 inet dhcp 

            3.保存退出
                ESC
                :wq
            
            4.重启网络服务
                sudo /etc/init.d/networking restart 

        5.测试与百度是否连通
            ping www.baidu.com 

    9.apt-get工具集:
            1.自动下载软件
            2.能够分析软件的依赖关系

        1.设置apt-get工具的源:
            1.让虚拟机上网
            2.在Ubuntu左侧找到"Ubuntu Software"
            3.在Ubuntu上方找到"Ubuntu Software" 右键选择"Software & Updates"
            4.DownLoad Form 选择 "Others" -> "China" -> "mirrors.aliyun.com"
            
        2.执行命令:
            1.sudo apt-get autoclean
                清除旧源
            2.sudo apt-get update 
                更新新源
            3.sudo apt-get install -f 
                重建软件源依赖关系
            4.安装软件
                sudo apt-get install wireshark 
                安装Wireshark软件

                sudo apt-get install valgrind 
                安装valgrind内存泄露检测工具
            5.卸载软件
                sudo apt-get remove 软件名 

            6.查看是否安装成功
                dpkg -l 软件名

            7.安装
                sudo dpkg -i 软件包名.deb 

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重点：
        
IO：
    1.IO输入输出，操作对象是文件
    2.Linux文件类型:
        b   block       块设备文件
                        按块扫描设备信息的文件
                        存储设备

        c   character   字符设备文件
                        按字符扫描设备信息的文件 

        d   directory   目录文件 
                        存放文件

        -               普通文件 
                        存放数据
                        图片、音视频、压缩包、文本文件

        l   link        链接文件 
                        快捷方式

        s   socket      套接字文件
                        用来套接字通信

        p   pipe        管道文件
                        用来进程间通信

    3.普通文件:
        1.ASCII码文件
            文件中所有的字符均为能够在终端上显示的字符
            文本文件、程序.c 
        2.二进制文件
            文件中存放数据的二进制形式
            图片、音视频、压缩包 

        ASCII码文件是特殊的二进制文件

    4.标准IO、文件IO
        标准IO是库函数
        文件IO是系统调用

        系统调用:功能强大,应对复杂场景不够灵活
        库函数:针对系统调用的封装,使用方便灵活

        标准IO可以在Windows或者Linux平台使用
        文件IO只能在Linux系统平台使用

    5.标准IO:
        getchar putchar scanf printf gets puts  -> 标准IO

        #include

        fopen/fclose 
        fgetc/fputc 
        fgets/fputs
        fscanf/fprintf
        fread/fwrite 
        fseek/rewind/ftell 

    6.从文件中读写数据的流程:
        打开文件 -> 读写文件 -> 关闭文件
        fopen                   fclose
                    fgetc/fputc     单个字符的读写
                    fgets/fputs     字符串的读写
                    fscanf/fprintf  格式化字符串的读写
                    fread/fwrite    二进制文件的读写

    7.函数接口:
        1.fopen
          FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);
          功能:
            打开pathname对应的文件并与其建立一个文件流
          参数:
            pathname:要打开文件路径的字符串
            mode:
                r       只读            文件不存在报错,文件存在只读打开
                r+      读写            文件不存在报错,文件存在读写打开
                w       只写            文件不存在创建,文件存在将文件内容清空,只写打开
                w+      写读            文件不存在创建,文件存在将文件内容清空,写读打开
                a       追加只写        文件不存在创建,文件存在追加只写打开
                a+      追加写读        文件不存在创建,文件存在追加写读打开
          返回值:
              成功返回打开的文件流指针
              失败返回NULL

        2.fclose 
          int fclose(FILE *stream);
          功能:
            关闭文件,释放文件流指针
          参数:
            stream:文件流指针
          返回值:
            成功返回0 
            失败返回EOF(-1)

    8.文件流:
        1.具有方向性（读写）
        2.具有连续性
        3.具有顺序性

        句柄：操作对象的一个抽象

        valgrind --tool=memcheck --leak-check=full ./a.out

    9.特殊的三个流:
        stdin   标准输入流          从终端读取数据
        stdout  标准输出流          向终端打印数据
        stderr  标准出错流          向终端打印数据 

        getchar、scanf、gets 通过stdin来读取终端数据
        putchar、printf、puts通过stdout来向终端输出数据
        perror通过stderr来向终端输出数据

    10.标准IO缓存:
        缓存分为3类:
            1.全缓存  4k
                缓存区满刷新
                
                刷新条件:
                    1.缓存区存满刷新(全缓存大小:4096)
                    2.fflush函数强制刷新
                    3.程序结束/fclose刷新

                与文件建立的缓存

            2.行缓存  1k
                遇到\n刷新  

                刷新条件:
                    1.缓存区存满刷新(行缓存大小:1024)
                    2.遇到\n刷新 
                    3.fflush函数强制刷新
                    4.程序结束/fclose刷新

                与终端建立的缓存            stdin   stdout 

            3.不缓存
                直接刷新

                缓存区大小 0k               stderr

                人机交互、界面控制、出错处理

            4.setvbuf
              int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size_t size);
              功能:
                改变一个流的缓存类型
              参数:
                stream:文件流指针
                buf:指定缓存空间的首地址
                mode:
                    _IONBF  不缓存
                    _IOLBF  行缓存
                    _IOFBF  全缓存
                size:
                    设定缓存区的大小
              返回值:
                成功返回0 
                失败返回非0 

---

    11.fputc 
       int fputc(int c, FILE *stream);
       功能:
        向流中写入一个字符
       参数:
        c:写入字符的ASCII码值
        stream:文件流指针 
       返回值:
        成功返回写入字符的ASCII码值
        失败返回EOF

       注意:
        1.fputc只能写入一个字符,写入多个字符需要多次调用fputc
        2.fputc只能写入字符