📝前言：
这篇文章我们来讲讲Linux——基础IO主要包括：
- 文件基本概念
- 回顾 C文件的操作
- 介绍系统关于文件的基本操作
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目录
一，基本概念
1. 概念
- 狭义：
- 文件在磁盘上
- 磁盘是永久性存储物质
- 磁盘是外设，即是输入设备，也是输出设备
- 对文件的操作，其实是对外设的输入和输出，称为 IO
- 广义：
- Linux 下⼀切皆文件
- 文件 == 内容 + 属性
2. 系统角度
- 对⽂件的操作本质是进程对⽂件的操作
- 硬件（如磁盘）的管理者是操作系统
- ⽂件的读写本质不是通过 C 语⾔ / C++ 的库函数来操作的（这些库函数只是为用户提供⽅便），底层是通过文件相关的系统调用接口来实现的
二，C 文件的 IO
1. 打开操作
fopen：
FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);pathname：文件路径mode：打开方式
- 返回：
- 成功：返回文件指针
- 失败：返回
NULL
这个FILE的类型是一个文件结构体struct file，通过typedef来的
2. 写操作
写操作，在文件不存在的时候都会创建文件。
打开文件时的写入模式：
- 清空写
w：清空文件内容，重新写 - 追加写
a：在原来文件内容后面追加写
fwrite：
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);- 把
ptr的数据写到stream size：每个数据项的大小，比如写int，siezeof(int)（就是4）nmemb：数据项的个数
- 把
- 返回：实际成功写入的数据项数量
注意：文件写入的时候不能写入'\0'，'\0'是C语言的东西，写入了以后是乱码
示例：
5 // C 语言文件接口回顾
6 int main()
7 {
8 FILE* fp1 = fopen("log1.txt", "w");
9 FILE* fp2 = fopen("log2.txt", "a");
10 if(fp1 == NULL) printf("log1.txt 打开失败\n");
11 if(fp2 == NULL) printf("log2.txt 打开失败\n");
12 char* str1 = (char *)"测试写入\n";
13 fwrite(str1, strlen(str1), 1, fp1);
14 fwrite(str1, strlen(str1), 1, fp2);
15 fclose(fp1);
16 fclose(fp2);
17 return 0;
18 }
当使用相对路径的时候，进程通过自己记录的自己工作路径CWD信息，知道新建的文件要放在哪里
运行结果：
3. 读操作
读操作，如果文件不存在会报错
fread：
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);- 不解释了，和
fwrite的都一样，不一样的就是stream是读入的流，ptr是存储读入数据的地方。 - 在上一次读取结束后文件指针的位置继续读取。
- 不解释了，和
- 返回：实际成功读取的数据项数量
示例：
20 int main()
21 {
22 FILE* fp = fopen("log2.txt", "r");
23 if(fp == NULL) printf("打开文件失败");
24
25
26 char* str1 = (char *)"测试写入\n";
27 char buff[1024];
28 while(1)
29 {
30 // 这里每次读都是覆盖写buff的，但是我们及时打印出来
31 int s = fread(buff, 1, sizeof(str1), fp); // 这里每次读一个char，方便后续设置 '\0'
32 if(s > 0)
33 {
34 buff[s] = 0;
35 printf("%s", buff);
36 }
37 if(feof(fp))
38 break;
39 }
40 return 0;
41 }
运行结果：
4. 默认打开的流
#include <stdio.h>
extern FILE *stdin;
extern FILE *stdout;
extern FILE *stderr;
C默认会打开三个输⼊输出流，分别是标准输入：stdin, 标准输出：stdout, 标准错误：stderr
三，系统文件的 IO
头文件：<unistd.h>
1. 位标记传递
利用位图进行标记位传递，假设，现有标记位：ONE : 0001，TWO：0010、THREE：0100
- 如果我们单独传入一个
ONE就相当于传递了最低位的1。 - 如果我们希望传递第最低位的
1和次低位的1，就可以传入ONE | TWO（通过获的方式）
2 系统调用 open
系统，通过系统调用open打开文件：
pathname：文件路径falgs：选项（约等于C语言里面的打开模式），通过 或|来实现传递多个选项【这个选项本质是宏实现的标记位】- 常见选项：
O_RDONLY：只读打开O_WRONLY： 只写打开O_RDWR： 读，写打开
- 上面这三个常量，必须指定⼀个且只能指定⼀个。
- 其他选项
O_CREAT：若文件不存在，则创建它。需要使用mode选项（传入3个8进制数字），来指明新文件的访问权限。如果新建的时候，不传入，那对应的文件就是乱码【别忘了实际的权限要考虑umask的影响】O_APPEND：追加写
- 返回值
- 成功：新打开的文件的文件描述符（系统通过这个来找到需要访问的文件）
- 失败：-1
3 读写的系统调用
write：
- 参数
fd：文件描述符buf：指向：要写入的数据，的缓冲区指针count：要写入的字节数
- 返回
- 成功：实际写入的字节数
- 失败：-1，并设置errno
- 写入类型
- 对于系统而言，没有什么文本写入和二进制写入（这是语言层的概念）
- 你传什么指针，他就写什么，如果你原来数据是一个
int a，指针传&a，则它就是按二进制写
read和write一样，只是这里是读到buf
其余close、 lseek接口类似C语言
使用示例
以写入为例：
45 int main()
46 {
47 int fd = open("log.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0666); // 这个打开的效果就相当于 C 语言库函数的直接 mode 为 a
48 const char* str = (char*)"hello world!\n";
49 write(fd, str, strlen(str)); // 不写入 '\0'
50 char fd_str[20];
51 sprintf(fd_str, "%d\n", fd); // 转换为文本
52 write(fd, fd_str, strlen(fd_str));
53 close(fd);
54 return 0;
55 }
通常如果是read，则open就是用带两个参数的
运行结果：
库函数和系统调用
- C语言的库函数
fwrite和fread其实都是对底层系统调用write和read的封装，在上层为用户提供便利。 - C语言的库函数具有可移植性，但是系统调用没有
- 系统调用，如：Linux 的，用的是Linux这一套的。如果把代码移植到Windows或者其他操作系统就不行了
- C语言，C的
fwrite和fread是对系统调用的封装，但是它不只封装一份操作系统的，它会实现多个操作系统的。后续根据自己在哪个操作系统上使用，通过条件编译（裁剪），来调用对应的系统接口
4 文件描述符（重点）
什么是文件描述符？
如上图所展示的 3 就新打开的log.txt的文件描述符
0, 1, 2分别对应 stdin, stdout, stderr
那系统是如何通过文件描述符来找到要访问的文件的呢？
- 在进程的
task_struct里面有一个files指针，指向文件描述表files_struct - 在文件描述表中，有
fd_array[]指针数组，数组的下标对应着文件描述符，指向对应的文件 - 而每个文件被描述成一个结构体
struct file（类似C语言的FILE），里面存储着文件的信息
有了文件描述符fd，进程就会在自己的文件描述表里面找对应下标的文件指针，然后就可以访问对应的文件了。
文件描述符的分配原则
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。
比如，一开始有0, 1, 2：
- 直接创建一个新文件，则新文件
fd == 3 - 先
close(1)，再创建新文件，则fd == 1
注意：这里的关闭不是真关闭，只是“引用计数 - 1”。
- 因为一个文件可以同时被多个进程访问
- 同一个文件也可以被同一个进程的多个下标指针同时指向。比如
stdout和stderr其实都是向显示器输出
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