[Linux]--基础I/O

[Linux]–基础IO

今天在复习的时候，看到Linux的基础I/O，觉得自己有必要再整理下思路，回顾基础I/O的操作。
在这里先写两个关于C语言标准库的输入输出文件的代码

回顾下C语言中的标准库I/O

向Test.c里面写文件

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main()
{
 	FILE *fp=fopen("myfile.txt","w");
 	if(!=fp)
 	{
 		printf("fopen error\n");
 	}
	const char *msg="hello world\n";
	int count=5;
	while(count--)
	{
	fwrite(msg,strlen(msg),1,fp);
	}
	fclose(fp);
	return 0;
	}

向Test.c里面读文件

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main()
{
	FILE *fp=fopen("myfile.txt","r");
	if(!=fp)
	{
		printf("fopen error\n");
	}
	char buff[1024];
	const char*msg="hello world";
	while(1)
	{
	ssize_t s=fread(buff,1,strlen(msg),fp);
	if(s>0)
	{
		buff[s]=0;
		printf("%s",buff);
	}
		if(feof(fp)
		{
		break;
		}
	}
	fclose(fp);
	return 0;
	}		

亲测以下三种C语言方法可以将内容打印到屏幕上

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main()
{
	const char*msg="1:hello world\n";
	fwrite(msg,strlen(msg),1,stdout);
	printf("2:hello world\n");
	fprintf(stdout,"3:hello fprintf\n");
	return 0;
}

输出的结果是:
1:hello world
2: hello world
3:hello world
准确的说C语言会默认有三个输入输出流，分别是stdin,stdout和stderr
用man手册会发现，这三个流的类型都是FILE*。

系统文件I/O

可以看见，操纵文件除了上述的c接口，c++也同样可以。那Linnux下，设备都是以文件的形式存在的，那当我们要运用这些设备，就是要打开这些文件。那在Linux下我们是如何进行文件的访问呢？
首先是打开文件：
（1） open函数原型：
int open(const char*pathname,int flags,mode_t mode);
函数头文件：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
参数：
pathname:打开或者创建的文件名字，如“myfile.txt";
flags:表示你要进行的操作方式。主要有O_RDONLY（只读），O_WRONLY(只写），O_RDWR(读写），O_PPEND(追加写），O_CREAT(创建一个文件），O_TRUNC (打开文件的时候清空原有数据)。其中前三种为必选选项，后三种为可选选项。(当然还有很多选项，读者可自行查阅，这里只列举出常用的几种）
mode:你要创建当前文件的操作权限码，只有在创建的时候，这个参数才会派上用场
返回值：
失败返回-1，成功返回一个非负整数(即文件描述符–打开文件的操作句柄，后面会讲到）

(2) close函数原型
int close(int fd);
头文件：`#include <unistd.h>
参数：这里的参数没什么好说的，调用open后返回的文件操作符
(3) 读取文件
头文件：#include <unistd.h>
函数原型：
ssize_t read(int fd,void buf,size_t count);
参数：
fd:调用open后返回的文件操作符
buf:用来存放从文件中独到的数据的缓冲区
count:读取的字节数
返回值：
成功返回独到的字节数，如果读到文件尾端，则返回0，失败返回-1
（4）写数据
头文件：#include <unistd.,h>
函数原型：ssize_t write(int fd,const voidbuf,size_t count);
参数：
fd:调用open后返回的文件描述符
buf:从未存放数据的缓冲区
count：写入数据的字节数
*返回值：*成功返回已写的字节数，失败返回-1

代码实现

如果说我们要实现开头所说的向Test.c里面写文件，该怎么办呢？这就要用到我们刚才所讲的知识点了，话不多说上代码：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcnl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

int main()
{
	umask(0);
	int fd=open("myfile.txt",O_WRONLY|O_CREAT,0644);
	if(fd<0)
	{
	perror("open error\n");
	return -1;
	}
	int count=5;
	const char*msg="hello world\n";
	int len=strlen(msg);
        while(count--)
        {
        	write(fd,msg,len);
     	}
     	close(fd);
     	return 0;
}

umask是指每次都将文件的权限设置为0

文件描述符

通过对open函数的学习，我们知道文件描述符是一个非负整数，那么他到底是什么东西，能够有这样的能力使我们访问到文件呢？
简单的说，文件操作符就是文件的操作句柄，其实在之前我们还提到过c语言中，标准的输入输出分别是：stdin,stdout,stderr,这刚好就相对于我们的三个文件描述符：0对应的是标准输入，1对应的是标准输出，2对应的是标准错误。因此，一般打开一个现有文件或者创建一个新文件的时候，内核向进程返回一个文件描述符，而也就明白了为什么打开一个文件，文件描述符都是从3开始的，因为前三个已经被占用了。

当我们打开一个文件的时候，在Linux内核中通常会有个task_struct结构体来维护进程相关的表，叫做进程控制块，这个块里面会有一个*file指针指向file_struct的结构体，称为文件描述符表，这个表中包含的是一个指针数组，里面的元素就是指向打开文件的指针，一般情况下，进程是没有办法直接访问文件的，只能通过文件描述符，就是这个表的索引来找到文件。

重定向

先来看一段代码：

#include  <stdio.h>
#include <sys/type.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int main()
{
	close(0);
	//close(2);
	int fd=open("myfile.txt",O_RDONLY);
	if(fd<0)
	{
	perror("open file");
	return 1;
	}
	printf("fd:%d\n",fd);
	close(fd);
	return 0;
}

在这段代码中，我关闭了0（或者关闭2），发现输出是fd:0(当关闭2时，输出为fd:2),这是什么意思？就是说我们的文件操作符的分配规则就是，在file_struct数组当中，找到当前没有被使用的最小下标，作为新的文件描述符。
问题来了，那为什么不关掉1呢？

#include  <stdio.h>
#include <sys/type.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int main()
{
	close(1);
	int fd=open("myfile.txt",O_WRDONLY|O_CREAT,0664);
	if(fd<0)
	{
	perror("open error");
	return 1;
	}
	printf("fd:%d\n",fd);
	fflush(stdout);
	close(fd);
	return 0;
}

此时，我们发现，本来应该输出到显示器上的内容，输出到了文件myfile.txt里面，其中fd=1,这种现象叫做重定向。

什么意思呢？原因是因为我们关闭了1，也就是标准输出，当我们打开一个新文件的时候，会按照文件描述符的分配原则将1分配给这个文件，凡是在1号的文件描述符写的内容，都写到了myfile.txt中，而不是写到标准输出。
Linux重定向是指修改原来默认的一些东西，对原来系统命令的默认执行方式进行改变，比如说简单的我不想看到在显示器的输出，而是希望输出到某一文件中，就可以通过Linux重定向来进行这项工作。懂了吗？