Linux征途——基础IO

在学习C语言的阶段里，学过了文件操作——（C语言文件操作）Linux里，“一切皆文件的思想” ，更是围绕着文件进行操作。下面来说说Linux下的文件操作。

目录

《一》系统调用接口

《二》相关概念

《三》文件系统

《四》动态库和静态库

《一》系统调用接口

在C语言里的fopen fread fwrite fclose都是C标准库的的函数——库函数
但是Linux的IO操作的open close read write lseek 是系统调用接口。这是前面说《进程》的时候一个图。

以下接口要带上<fcntl.h>这个头文件

接口1>int open(const char * pathname,int flags, mode_t mode) 返回值是文件描述符

pathname：文件名称
   flags：参数选项/控制字：它们用 | 隔开。
   必选
   O_RDONLY       以只读方式打开文件
   O_RDWR           以可读写方式打开文件
   O_WRONLY       以只写方式打开文件
   可选
   O_APPEND       读写文件从文件尾部开始移动，所写入的数据追加到文件尾           重定向>>
   O_TRUNC          若文件存在并且以可写的方式打开时，此标志会将文件长度清为0，而原来存于该文件的资料也会消失       重定向>
   O_CREAT       若路径中的文件不存在则自动建立该文件
   O_EXCL          如果与O_CREAT同时设置，此指令会去检查文件是否存在，文件若不存在则建立该文件，否则将导致打开文件错误。此外，若O_CREAT与O_EXCL同时设置，并且将要打开的文件为符号连接，则将导致打开文件失败
   mode           如果需要open创建文件，mode是给这个创建的文件一个默认权限的。

接口2>ssize_t write (int fd, const void * buf, size_t count);

fd：文件描述符
   buf：要写入的数据
   count：写入数据的长度
   返回值：实际写入的长度失败，-1

接口3>ssize_t read(int fd, void * buf, size_t count);

返回值实际读取的字节，失败：-1
   fd：文件描述符
   buf：要读取的数据存入的位置
   count：读取数据的长度

接口4>off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

fd            表示要操作的文件描述符
   offset       是相对于whence（基准）的偏移量
   whence        可以是SEEK_SET（文件指针开始），SEEK_CUR（文件指针当前位置），SEEK_END为文件指针尾
   返回值：       文件读写指针距文件开头的字节大小，出错，返回-1
当我们打开一个空文件时，默认情况下文件指针指向文件流的开始。write和read函数本身自带移动文件指针的功能，当我write、read n个字节后，文件指针会从文件流的开始自动向后移动n位。所以当我们用lseek显式的将文件指针移动后，那么再去read/write时就是从移动过后的位置开始的。

所以我们可以用这个接口来扩展文件大小、获取文件大小、用lseek构建空洞文件（空洞文件就是这个文件中有一段是空的。我们打开一个文件后，用lseek往后跳过一段，再write写入一段，就会构成一个空洞文件。）

《二》相关概念

1>文件描述符
   进程对文件的管理：描述 + 组织
   描述：数组的下标
   组织：结构体数组；描述符就是结构体数组的下标，通过下标找到文件描述信息，进行对文件的操作
   分配规则：遵循最小未使用的下标。
2>文件流流指针 FILE*
   文件流指针与文件描述符的关系
       文件流指针这个结构体中封装了文件描述符作为成员变量
       文件流指针包含了缓冲区。普通文件不具备刷新缓冲区的功能，只有标准输出文件才有这个功能

3>文件重定向
   改变描述符下标所对应的文件描述信息
   函数：
   int dup2(int oldfd, int newfd);
    成功返回新的文件描述符，失败则返回-1
   newfd来指定新描述符数值，若newfd指向的文件已经被打开，会先将其关闭。若newfd等于oldfd，就不关闭newfd，newfd和oldfd共同指向一份文件

提一下dup(oldfd)：这个等于创建一个文件描述符也指向这个文件

操作符：
   >   清空文件原有的内容，将新数据写入
   >>   将新数据追加写入到文件中

   对之前编写的自主shell进行修改，使其支持输入/输出/追加重定向

//C语言1 //1.获取标准输入2 //2.对输入字符串进行解析（获取程序名称 + 参数）3 //3.创建子进程4 //  程序替换5 //4.进程等待6 7 #include<stdio.h>8 #include<unistd.h>9 #include<stdlib.h>10 #include<fcntl.h>11 #include<string.h>12 char buff[1024] = {0};//输入缓冲13 char* argv[1024];14 int argc = 0;15 void menu(char* buff)//输入菜单16 {17     printf("[top-down@localhost]$");18     fflush(stdout);19     //判断进行回车判定，防止第一个字符就是回车20     if(scanf("%[^\n]*c",buff) != 1)//^\n正则表达式,遇到\n截至,*c(s)表示抛弃剩下的字符(字符串)21     {22         getchar();23     }24     printf("%s\n",buff);25 }26 void explain(char* buff)//对输入字符串进行解析27 {28     char* ptr = buff;29     while(*ptr != '\0')//不到结尾，一直循环30     {31         //当前位置非空白字符32         if(!isspace(*ptr))//isspace() 检测空白字符，制表符、换行、回车、空格等33         {34             argv[argc++] = ptr;//保存字符串地址35             while(!isspace(*ptr) && *ptr != '\0')36             {37                 ++ptr;38             }39         }40         else41         {42             *ptr = '\0';43             ++ptr;44         }45     }46     argv[argc] = NULL;47     int i;48     for(i = 0; i < argc; ++i)49     {50         printf("[%s]",argv[i]);51     }52     printf("\n");53 }54 void create()55 {56     pid_t pid = fork();57     if(pid < 0)58     {59         exit(-1);60     }61     else if(pid == 0)62     {63         int i = 0;64         int flag = 0;65         char* str = ">>";66         for(i = 0; argv[i] != NULL; ++i)67         {68             if(strcmp(str,argv[i]) == 0)69             {70                 flag = 1;71                 break;72             }73         }74         argv[i] = NULL;75         int newfd;76         if(flag == 1)77         {78             if(argv[i+1] == NULL)79             {80                 printf("ERROR!\n");81                 exit(-1);82             }83             else84             {85                 newfd = open(argv[i+1],O_RDWR|O_CREAT,0664);86                 dup2(newfd,1);87             }88         }89         execvp(argv[0], argv);90         close(newfd);91         //防止程序替换失败，直接退出92         exit(0);93     }94     wait(NULL);95 }96 int main()97 {98     menu(buff);99     explain(buff);
100     create();
101     return 0;
102 }

《三》文件系统

a、五大部分：超级块，inode结点位图，数据位图，inode，data
   普通文件和目录：目录也是文件，数据存储的是目录项（文件名和inode节点号）

   例如：   cat file：通过文件名在目录项中获取文件inode结点，通过inode结点再到存储位置，读取文件
    b、软连接和硬链接：ln
       软链接：类似快捷方式，存储的是文件的路径。软连接文件和源文件不是同一个文件，有不同的inode号
       硬链接：类似引用，文件的别名。硬链接文件具有相同的inode结点号

        根据上图更容易理解以下的特性：
               删除源文件，软连接失效，但是硬链接不影响，只是连接数-1（当一个连接数为0的时候才是真正删除一个文件，否则只是删除目录项）
                软连接可以针对目录创建，硬链接不可以
                   软连接可以跨分区创建，硬链接不可以
      c、相关命令：
       fd：查看分区挂载情况
       du：文件占磁盘空间大小

《四》动态库和静态库

   动态链接：生成链接
   静态链接：直接拷贝代码
    I、库：保存实现函数代码的文件
    II、生成库：需要将所有目标文件集合到一起，生成一个打包后的代码库
    III、生成动态库：
                   gcc -fPIC -c b.c -o b.o           fPIC：产生位置无关代码
                   gcc --share -o xxx.so           share：生成共享库
       动态库命名：以lib为前缀，以.so为后缀，中间是库名称
    IV、生成静态库：
                    ar（静态库链接器）               cr(create创建 raplace模块替换)
                   ar -cr xxx.a b.o
       静态库命名：以lib为前缀，以 .a 为后缀，中间是库名称

    V、静态库/动态库的链接：
   gcc -o -a -lmy_b
   生成可执行程序时，系统需要的所有库都在指定路径(/lib64)下，系统根据名称进行寻找。
   如果不想自己的库将库放在/lib64，可以指定库查找路径（只针对静态库）。链接的时候，优先是动态库，所以在/lib64目录下不能有相同名称的动态库。
    -L 指定路径
   -l 指定链接的库名称
   动态链接生成的可执行程序，需要动态库的存在，并且存在于指定路劲下，因此最好直接拷贝到/lib84

例如：实现一个动态库
我们先创建我们的函数：

接下来我们需要把写的文件封装成动态库

动态库只能在默认的lib64下，所以我们复制下

接下来我们写一个test.c

现在我们进行链接

a 和 b都是整型的。所以商是 0 。

ldd 查看链接库

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