💡文件操作的系统接口

在认识返回值之前，先来认识一下两个概念: 系统调用 和 库函数
fopen fclose fread fwrite 都是C标准库当中的函数，我们称之为库函数（libc）。
而， open close read write lseek 都属于系统提供的接口，称之为系统调用接口
回忆一下我们讲操作系统概念时，画的一张图.

系统调用接口和库函数的关系，一目了然。
所以，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。

👾open系统调用

参数：

• 参数一：被打开文件的路径.
• 参数二：标志位（这是一个32的位图，这样可以用 | 传递多个标志）.
• 参数三：当文件不存在，需要新建文件的时候，指明文件权限（受系统umask权限掩码的约束）。也就是当文件不存在的时候，我们需要用有三个参数的open。

设置权限掩码接口：umask( ) ：只会影响调用它的进程所认为的掩码，其他进程不受影响

⌨️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：
成功返回文件描述符fd，失败返回-1

💻close系统调用

参数介绍：

• 被关闭的文件的描述符；

返回值介绍：

• 成功返回0，失败返回-1；

⚙️ write系统调用

参数介绍：

• 参数一：目标文件的文件描述符。
• 参数二：要写入的字符串的起始地址。
• 参数三：写入的字符串的长度。

返回值介绍：

成功返回所写的字符串大小，失败返回-1；

测试代码：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>

int main()
{
    umask(0);
    int fd=open("log.txt",O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0666);
    if(fd=1)
    {
        perror("open");
        return 1;
    }

    const char* message="hello world";
    write(fd,message,strlen(message));

    close(fd);
    return 0;
}

📟read系统调用

参数介绍：

• 参数一：读取的文件。
• 参数二：将读取的内容放在buf里面。
• 参数三：读取多大的内容。

返回值介绍：

• 成功返回读取的内容的字节大小，失败返回-1；

测试代码：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>


int main()
{
    int fd=open("log.txt",O_RDONLY);
    if(fd<0)
    {
        perror("open");
    }

    char* buffer[1024];
    ssize_t s=read(fd,buffer,sizeof(buffer));
    if(s>0)
    {
        printf("%s\n",buffer);
    }

    close(fd);
    return 0;
}

🧰文件管理

🔗 文件描述符

• 通过对open函数的学习，我们知道了文件描述符就是一个小整数
• 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
  所以输入输出还可以采用如下方式：

所以输入输出还可以采用如下方式：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>


int main()
{
    char buffer[1024];

    ssize_t s=read(0,buffer,sizeof(buffer));
    if(s>0)
    {
        buffer[s]=0;
        write(1,buffer,sizeof(buffer));
        write(2,buffer,sizeof(buffer));
    }
    return 0;
}

📊OS管理文件

现在知道，文件描述符就是从0开始的小整数。当我们打开文件时，操作系统在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*files, 指向一张表files_struct,该表最重要的部分就是包涵一个指针数组，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

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>


int main()
{
    int fd=open("log.txt",O_RDONLY);
    if(fd==-1)
    {
        perror("open");
        return 1;
    }

    printf("fd->:%d\n",fd);
    close(fd);

    return 0;
}

当我们关闭0或者2时再试一次：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>


int main()
{
    close(0);
    int fd=open("log.txt",O_RDONLY);
    if(fd==-1)
    {
        perror("open");
        return 1;
    }

    printf("fd->:%d\n",fd);
    close(fd);

    return 0;
}

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>


int main()
{
    //close(0);
    close(2);
    int fd=open("log.txt",O_RDONLY);
    if(fd==-1)
    {
        perror("open");
        return 1;
    }

    printf("fd->:%d\n",fd);
    close(fd);

    return 0;
}

运行结果：关闭0，fd=0；关闭2，fd=2；

结论·：
默认打开的三个流分别占用了 下标0 1 2 的位置。
文件描述符的分配规则：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。