Linux----基础I/O

回顾C文件接口


写文件

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
int main ()
{
    umask(0);
    int fd = open("myfile",O_WRONLY|O_CREAT,0644);
    if(fd < 0)
    {
        perror("open");
        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;
}

这里写图片描述

读文件

#include<stdio.h>
 #include<sys/types.h>
 #include<sys/stat.h>
 #include<fcntl.h>
 #include<unistd.h>
 #include<string.h>
  int main (){
     umask(0);
     int fd = open("myfile",O_WRONLY);
     if(fd < 0){
         perror("open");
         return 1;
     }
     int count = 5;
     const char *msg = "hello world!\n";
    char buf[1024];
     while(1){
         ssize_t s = read(fd,buf,strlen(msg));//类比write
         if(s > 0){
             prin![这里写图片描述](https://img-blog.csdn.net/20180529134822775?watermark/2/text/aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3OTM0MTAx/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70)tf("%s",buf);
         }
         else{
             break;
         }
      }
     close(fd);
     return 0;
 }

open接口

 #include<sys/types.h>
 #include<sys/stat.h>
 #include<fcntl.h>

 int open(const *pathname,int flags);
 int open(const *pathname,int flags,mode_t mode);

pathname:要打开或创建的目标文件。
flags:打开文件时,可以传入多个参数选项,用下面的一个或多个常量进行“或”运算,构成flags。
参数

  • O_RDONLY:只读打开
  • O_WRONLY:只写打开
  • O_RDWR:读,写打开
    这三个常量,必须指定一个且只能指定一个
  • O_CREAT:若文件不存在,则创建它。需要使用mode选项,来指明新文件的访问权限
  • O_APPEND:追加写

返回值:

  • 成功:新打开的文件描述符
  • 失败:-1

open函数返回值


系统函数库函数

  • fopen fclose fread fwrite 都是C标准库中的函数,称之为库函数
  • open close read write都是属于系统提供的接口,称之为系统调用接口

可以认为,f#系列的函数,都是对系统调用的封装,方便二次开发。

文件描述符fd

Linux进程默认情况下会有3个缺省打开的文件描述符,分别是标准输入0标准输出1标准错误2

0,1,2对应的物理设备一般是:键盘,显示器,显示器。
这里写图片描述

文件描述符就是从0开始的小整数。当我们打开文件时,操作系统下内存中要创建相应的数据结构来描述目标文件。于是就有了file结构体,表示一个已经打开的文件对象。而进程执行open系统调用,所以必须让进程和文件关联起来。每个进程都有一个指针*file,指向一张表files_struct,该表最重要的部分就是包含一个指针数组,每个元素都是一个指向打开文件的指针。所以,本质上文件描述符就是该数组的下标。所以,只要拿着文件描述符,就可以找到对应的文件。

文件描述符分配规则

int main()
{
    int fd = open("myfile", O_RDONLY);//只读方式打开
    if(fd < 0)
       {
              perror("open");
              return 1;
       }
       printf("fd: %d\n",fd);

       close(fd);
       return 0;
}

这里写图片描述
在代码的最开始加入代码close(0) 在运行发现结果变换成了这里写图片描述
由此可见:在file_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。

FILE


  • 因为IO相关函数与系统调用接口对应,并且库函数封装系统调用,所以本质上,访问文件都是通过fd访问的。
  • 所以C库当中的FILE结构体中,一定封装了fd。

文件系统


通过ls -l可以看到文件元数据
这里写图片描述
每行包含7列:

  • 模式
  • 硬链接数
  • 文件所有者
  • 大小
  • 最后修改时间
  • 文件名

ls -l读取存储在磁盘上的文件信息,然后显示出来。还可以使用stat来显示单个文件的信息。
这里写图片描述

inod

这里写图片描述

  • 超级块:存放文件系统本身的结构信息
  • i节点表:存放文件属性(文件大小,所有者,最新修改时间等)
  • 数据区:存放文件内容

将属性与数据分开存放的想法看起来简单,但是是怎么操作的呢?
这里写图片描述

创建一个新文件主要有以下四个操作:
  1. 存储属性:内核先找到一个空闲的i节点(这里是263466)。内核把文件信息记录到其中。
  2. 存储数据:该文件需要在三个磁盘块,内核找到了三个空闲块300,500,800。将内存缓冲区中的内容依次写入。
  3. 记录分配情况:文件内容按300,500,8,,顺序存放。内核在inode上的磁盘分布区记录了上述块列表。
  4. 添加文件名到目录:新的文件名abc。内核将入口(263466,abc)添加到目录文件。文件名和inode之间的对应关系将文件名和文件的内容及属性连接起来。

硬链接

这里写图片描述

  • a和b的连接状态完全相同,他们被称为指向文件的硬链接。内核记录了这个连接数,inode 71178543的硬连接数为2。
  • 在删除文件时:1. 在目录中将对应的记录删除 2.将硬连接数-1,如果为零,则将对应的磁盘释放。

软连接

硬链接通过inode引用另一个文件,软连接通过名字引用另一个文件
这里写图片描述

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转载自blog.csdn.net/qq_37934101/article/details/80495323