文件IO

内存===文件
从文件到内存为I
从内存到文件为O

标准C库IO函数与LinuxIO函数

标准C库IO函数

man 3 fopen
可以打开linux的操作手册关于fopen的相关资料

同样的

man 3 fwrite

linux自带的读写，使用一次就会读一次或写一次磁盘，效率其实不如c标准库的高

在vscode中，写入FILE，ctrl加左键可以进入他的定义，发现他的原型是_IO_FILE，再次ctrl加左键，发现该结构体中，有char*类型的各个变量用于读写和缓冲

虚拟地址空间

只有实际内存空间会出现的问题：

1. 当剩余内存不足以跑下一个程序时，运行会失败
2. 当前面的程序释放后，虽然剩余空间能跑下一个程序，但是内存是分割开的

利用MMU（内存管理单元）来进行虚拟内存和物理内存之间的管理和转换

文件描述符

在Linux的内核区，有一个PCB（进程控制块），可以控制文件描述符
文件描述符存储在文件描述符表内，文件描述符表在数据结构上是数组形式，表的默认大小为1024

文件描述符表的前三位是固定的
就是标准输入、标准输出、标准错误，默认是打开状态
/dev/tty 通过上述3位可以找到当前绑定的设备终端
他们对应的终端是同一个
一个文件能被打开多次，但是多次打开的文件描述符是不一样的
在fopen打开一个文件时，一个文件描述符被占用，只有将其fclose或以linux内部的close关闭后，这个文件描述符才能再次启用
内核会自己寻找空闲的最小的文件描述符

Linux系统IO函数

int open(const char *pathname,int flags);
int open(const char *pathname,int flags,mode_t mode);
int close(int fd);
ssize_t read(int fd,void *buf,size_t count);
ssize_t write(int fd,const void *buf,size_t count);
off_t lseek(int fd,off_t offset,int whence);
int stat(const char *pathname.struct stat *statbuf);
int lstat(const char *pathname,struct stat *statbuf);

open与close

虽然函数重载是c++的内容，但是上述函数是C语言的，所以两个open其实是采用可变参数的方式实现的

open函数的声明在fcntl.h这个头文件内，open内部的flags定义了一些宏，放到另外两个头文件中

第一个open函数用于打开一个已经存在的文件
int open(const char *pathname,int flags);
参数：

• pathname:要打开的文件路径
• flags:对文件的操作权限及其他设置
  O_RDONLY,O_WRONLY，O_RDWR 这三个设置是互斥的

返回值：

• 返回一个新的文件描述符，如果调用失败，返回-1

errno:属于Liux系统函数库，库里面的一个全局变量，记录的是最近的错误号

/*#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>//打开一个已经存在的文件int open(const char *pathname, int flags);参数:- pathname:要打开的文件路径- flags:对文件的操作权限及其他设置O_RDONLY,O_WRONLY，O_RDWR  这三个设置是互斥的返回值：返回一个新的文件描述符，如果调用失败，返回-1errno:属于Liux系统函数库，库里面的一个全局变量，记录的是最近的错误号#include <stdio.h>void perror(const char *s);s参数：用户描述，比如hello，最终输出的内容是 hello:xxx(实际错误描述)作用:打印errno对应的错误描述//创建一个新的文件int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);#include <unistd.h>int close(int fd);*/
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>int main(){int fd = open("a.txt",O_RDONLY);if(fd == -1){perror("open");}//关闭close(fd);return 0;
}

第二个open函数用于创建一个新的文件
int open(const char *pathname,int flags,mode_t mode);
参数：

• pathname:要打开的文件路径

• flags:对文件的操作权限及其他设置
  - 必选项:O_RDONLY,O_WRONLY，O_RDWR
  - 可选项:O_CREAT 文件不存在创建文件

• mode:八进制的数，表示用户对创建出的新的文件的操作权限
  最终的权限是：mode & ~umask
  0777 r(读) w(写) x(可执行)都有这样的权限即都是1，换算成8进制就是7
  三个7分别代表当前用户，当前用户所在组的权限，其他组的权限
  可以通过umask来查询本机的umask的值是多少
  我这里查到的是0002取反后为0775
  0777 -> 11111111
  & 0775 -> 11111101

          11111101
  

  按位与：0和任何数都为0
  umask的作用就是抹去某些权限

  可以用umask 后面跟上数值来修改例如 umask 022
  但是这个修改只能作用在本窗口，新开一个窗口就会失效

read和write

read：
头文件： #include <unistd.h>

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
参数：

• fd:文件描述符，open得到的，通过这个文件描述符操作某个文件
• buf:需要读取数据存放的缓冲区，数组的地址(传出参数)
• count:指定的数组的大小

返回值:

• 成功:
  》0:返回实际的读取到的字节数
  =0:文件已经读取完了
• 失败: -1,并且设置errno

write：
头文件： #include <unistd.h>

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
参数:

• fd:文件描述符,open得到的,通过这个文件描述符操作某个文件
• buf:要往磁盘写入的数据，数组
• count:要写的数据的实际的大小

返回值:

• 成功:实际写入的字节数
• 失败:返回-1，并且设置errno

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>int main()
{//1.通过open打开english.txt文件int srcfd = open("english.txt",O_RDONLY);if(srcfd == -1){perror("open");return -1;}//2.创建一个新的文件(拷贝文件)int destfd = open("cpy.txt",O_WRONLY|O_CREAT,0664);if(destfd == -1){perror("open");return -1;}//3.频繁的读写操作char buf[1024] = {0};int len = 0;while(( len = read(srcfd,buf,sizeof(buf))) > 0){write(destfd,buf,len);}//4.关闭文件close(destfd);close(srcfd);return 0;
}

lseek函数

标准C库的函数
#include <stdio.h>
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);

Linux系统函数
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
第一个头文件放了一些宏定义，第二个头文件是unix的标准头文件

参数：

• fd:文件描述符，通过open得到的，通过这个fd操作某个文件
• offset:偏移量
• whence:
  SEEK_SET:设置文件指针的偏移量
  SEEK_CUR:设置偏移量:当前位置+第二个参数offset的值
  SEEK_END:设置偏移量:文件大小+第二个参数offset的值

作用:

1. 移动文件指针到头文件
   lseek(fd,0,SEEK_SET);

2. 获取当前文件指针的位置
   lseek(fd,0,SEEK_CUR);

3. 获取文件长度
   lseek(fd,0,SEEK_END);

4. 拓展文件的长度，当前文件10b，110b，增加了100个字节
   lseek(fd,100,SEEK_END);
   注意：需要写一次数据

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>int main(){int fd = open("hello.txt",O_RDWR);if(fd == -1){perror("open");return -1;}//扩展文件的长度int ret = lseek(fd,100,SEEK_END);if(ret == -1){perror("lseek");return -1;}//写入一个空数据write(fd," ",1);//关闭文件close(fd);return 0;
}

stat与lstat

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

int stat(const char *pathname, struct stat *statbuf);

作用:获取一个文件相关的一些信息
参数:

• pathname:操作的文件的路径
• statbuf:结构体变量,传出参数,用于保存获取到的文件的信息

返回值:

• 成功:返回0
• 失败:返回-1,设置errno

int lstat(const char *pathname, struct stat *statbuf);

作用:获取软链接文件本身的信息
参数:

• pathname:操作的文件的路径
• statbuf:结构体变量,传出参数,用于保存获取到的文件的信息
  返回值:
• 成功:返回0
• 失败:返回-1,设置errno

#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<unistd.h>
#include<stdio.h>int main(){struct stat statbuf;int ret = stat("a.txt",&statbuf);if(ret == -1){perror("stat");return -1;}printf("size:%ld\n",statbuf.st_size);return 0;
}

stat a.txt

可以查看a的一些信息

ln -s a.txt b.txt

创建一个软链接文件b.txt指向a.txt
若这里使用stat访问b.txt，则实际访问的是a.txt的信息
若想要访问b.txt本身，则需要lstat