静态库和动态库/文件描述符与文件指针/文件操作/重定向

2023-05-16

c语言阶段学习文件操作复习

1 打开文件

FILE fopen(const char path, const char* mode)**
path：需要打开的文件路径，可以是绝对路径，也可以是相对路径
mode：以什么方式打开文件

r：以读模式打开文件，如果文件不存在，则报错
r+：以读写模式打开文件，如果文件不存在，则报错
w：以写模式打开文件，如果文件不存在则创建文件。如果文件存在，则清空文件内容，文件流指针指向文件的头部。
w+：以读写模式打开，如果文件不存在则创建文件。如果文件存在，则清空文件内容，文件流指向文件的头部。
a：以追加模式打开，如果文件不存在则创建文件；并不能对文件进行读，只能在文件的末尾进行追加写
a+：以追加模式打开，如果文件不存在则创建文件，支持读文件，在文件的末尾进行写。

返回值：返回了文件流指针
fclose(fp);//使用完文件指针函数后需要关闭文件流指针，否则会导致内存泄漏

2 读文件

**size_t fread(void ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE stream);
ptr：将读到的内容保存在ptr当中
size：块的大小，单位是字节
nmemb：块的个数，期望读到的个数
size * nmemb，单位是字节，用来衡量总共读到的字节数量，如果size不为1，块的大小不为1，则不能返回值来讲读到了多少字节。
常见用法：将size置为1，每一块的大小就是1；要从文件中读多少字节，就设置多少块就可以了。
stream：文件流指针，从哪里读
返回值：返回成功读到的文件块的个数，实际读到的个数
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3 写文件

**size_t fread(void ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE stream);
ptr：要往文件当中写的内容
size：块的大小，单位是字节
nmemb：块的个数，期望读到个数，判断写了多少字节，size * nmemb
一般用法：将size设置为1，意味着块的个数就相当于写多少个字节。
stream：文件流指针，往哪里写
返回值：返回成功写入块的个数
在这里插入图片描述

系统调用的文件操作

1 open（const char* filename, int falgs, mode_t mode）

filename：待打开的文件名称
flags：以何种方式打开

O_RDWR：以读写模式打开
O_RDONLY：以读模式打开
O_ERONLY：以写模式打开
O_CREAT：如果文件不存在，则创建文件
mode：对于新创建出来的文件，设置文件权限
返回值：返回文件描述符
查看进程pid：ps aux | grep [xxx] --> 进程PID
查看进程打开的文件资源：cd /proc/[pid]/fd -->打开的文件资源
实例代码如下：
== 问题1：文件描述符为啥是3？==

执行上述代码后，ps aux | grep sysfileoper查看当前进程的PID为13349
在命令行一栏输入：cd /proc/13349后，ls查看当前进程中文件资源如下

进入fd文件，ll查看进程状态：

其中上图中0代表标准输入，1代表标准输出，2代表标准错误。
也就是说启动任何一个程序，操作系统都会打开三个文件描述符，标准输入，标准输出，标准错误。所以，当程序中新打开的文件描述符，就会一次往下去排布（粗略理解）
== 问题2：打开模式，不同的宏在组合的时候为什么要按位或？==

进一步说明：

2 常用的系统调用函数

ssize_t write(int fd，const void buf，size_t count)*
fd：文件操作符
buf：写入的数据
count：写入的数据大小（单位是字节）
**
ssize_t read(int fd, void* buf, size_t count)**
fd：文件操作符，从哪里进行读
buf：读到哪里去（程序员在代码当中定义的缓冲区）
count：最大可以读多少个字节，注意要预留 \0 的位置，否则会导致在访问buf的时候可能会产生越界访问，导致程序崩溃。

off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence)
fd：文件操作符
offset：偏移量
whence：偏移到哪
SEEK_SET：偏移量放到当前文件操作的首部
SEEK_CUR：偏移量放到当前文件操作的位置
SEEK_END：偏移量放到当前文件操作的尾部

int close（int fd）
如果一味的在程序中打开文件，而不去关闭文件，最终会受到open files的限制

文件描述符

文件描述符就是一个正整数
在这里插入图片描述
文件描述符就是内核当中维护fd_array数组下标，下标是从0开始的，所以文件描述符是一个正整数；
当程序员操作文件的时候，其实就是通过文件描述符，找到fd_array数组当中对应的元素，每一个元素对应一个文件信息，内核通过操作数组元素对应的文件信息，找到对应的文件，从而实现文件操作。

文件描述符的分配规则
创建一个进程就会默认打开标准输入、标准输出、标准错误着三个文件描述符。
在这里插入图片描述
用close（0）关闭0号位置的文件描述符，新打开文件描述符后占用的是0号位置。
使用规则：最小末占用规则，只要fd_array数组当中从小到大，哪个位置没有占用，则新打开的文件就会占用该位置。

文件描述符与文件指针的关系

fopen/fread/fwrite/fseek/fclose ==> 文件流指针 ==>C库当中的函数
open/read/write/lseek/close ==>文件描述符 ==>系统调用函数
文件流指针：typedef struct _10_FILE FILE，文件流指针本质是一个结构体，而这个结构体是struct _10_FILE，如下图所示。
在这里插入图片描述

之前在进程终止章节，刷新了缓冲区，其实刷新的是C库当中维护的缓冲区，并非是内核当中维护的。
exit() —> 刷新缓冲区 —> C库函数
_exit() —> 不会刷新缓冲区 —> 系统调用
为什么使用文件流指针的时候，打印内容的时候，如果不加上\n或者强制刷新缓冲区的操作，我们输出的内容就不会立即打印到屏幕上，因为不加上\n，输出的内容就一直停留在写缓冲区上。
当我们在使用文件流指针的时候，其实文件流指针对应的数据结构内容也保存了对应的文件描述符，当使用流指针进行读写的时候，其实也是C库当中操作文件描述符来完成读写的。

重定向

printf(“hello world\n”) ==> 标准输出
现在想让“hello world”字符串输出到文件当中
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文件接口函数：int dup2(int oldfd, int newfd), oldfd和newfd都是文件描述符，其中newfd拷贝oldfd内容
eg：想要标准输出变成一个程序员打开的文件
dup2(3, 1);
注意：如果oldfd是一个无效的文件描述符，则dup2什么事情都不需要干，newfd还是指向原来的文件；如果newfd和oldfd是同样的值，则dup2什么事情都不干。错误，返回值小于1。

命令行当中重定向：
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