【Linux】基础IO----系统文件IO & 文件描述符fd & 重定向(上)

简介: 【Linux】基础IO----系统文件IO & 文件描述符fd & 重定向(上)

> 作者:დ旧言~

> 座右铭:松树千年终是朽,槿花一日自为荣。

> 目标:了解在Linux下的系统文件IO,知道什么是文件描述符,什么是重定向

> 毒鸡汤:白日莫闲过,青春不再来。

> 专栏选自:Linux初阶

> 望小伙伴们点赞👍收藏✨加关注哟💕💕



🌟前言

最早我们在C语言中学习关于如何用代码来管理文件,比如文件的输入和文件的输出,一些文件的接口,掌握上述的知识只能说是对文件入门而已,在Linux中我们是一切接文件的,如何深入学习文件的知识这是一个难题,今天我们所探讨就是Linux的基础I/O。


⭐主体

学习【Linux】基础IO咱们按照下面的图解:



🌙 回顾C文件接口

💫 C 读写文件

文件操作:

  • 首先要打开文件:打开成功,返回文件指针;打开失败,返回NULL
  • 最后要关闭文件

代码操作:

FILE *fopen(const char *path, const char *mode);
int fclose(FILE *fp);


1.C 写文件

采用方法:

我们可以fputs/fgets以字符串形式读写;也可以fprintf/fscanf格式化读写

代码操作:

int fputs(const char *s, FILE *stream);  向特定文件流写入字符串
int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);


举个栗子:

①如果以"w"模式打开文件,默认是文本读写,且会把原始内容清掉再写。

代码如下:

#include <stdio.h>
 
int main()
{
  FILE *fp = fopen("log.txt","w");
  if(fp == NULL)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  // 进行文件操作
  
  fclose(fp);
  return 0; 
}

运行结果:



②如果要以追加方式写,则要以"a" append模式打开文件

代码如下:

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
 
 
int main()
{
  FILE *fp = fopen("log.txt","a"); // 追加
  if(fp == NULL)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  // 进行文件操作
  const char* s = "hello world\n";
  fwrite(s,strlen(s),1,fp);
  return 0; 
}

运行结果:



2.C 读文件

解读:

fgets从特定文件流中按行读取,内容放在缓冲区。读取成功返回字符串起始地址,读失败返回NULL.

代码演示:

char *fgets(char *s, int size, FILE *stream); //size:为缓冲区大小
int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...);


举个栗子:

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
 
 
int main()
{
  FILE *fp = fopen("./log.txt","r");
  if(fp == NULL)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
 
  // 进行文件操作
  char buffer[64];
  while(fgets(buffer,sizeof(buffer),fp))
  {
    printf("%s",buffer);//把我们读到的东西打出来
  }
  
  return 0; 
}


运行结果:


💫 关于stdin stdout stderr

概念分析:

C语言默认会打开三个输入输出流:stdin、stdout、stderr,它们的类型都是FILE*,C语言把它们当做文件看待,本质上我们最终都是访问硬件。C++中也有cin、cout、cerr,几乎所有语言都提供标准输入、标准输出、标准错误。

  • stdin对应的硬件设备是键盘
  • stdout对应显示器
  • stderr对应显示器


总结分析:

既然fputs是向文件写入,stdout也是FILE*类型,我们是不是可以向显示器标准输出打印了?这说明显示器被看做文件即:Linux下,一切皆文件。

举个栗子:



问题拓展:

fputs可以向一般文件(磁盘,也是硬件)或者硬件设备写入。这反映着Linux下一切皆文件


🌙 系统文件I/O

文件操作最终都是访问硬件(显示器、键盘、文件(磁盘))。众所周知,OS是硬件的管理者。所有语言上对“文件”的操作,都必须贯穿操作系统。然而OS不相信任何人,访问操作系统,就必须要通过系统接口!!


其实我们学过的几乎所有的语言中,fopen/fclose,fread/fwrite,fputs/fgets,fgets/fputs 等底层一定需要使用OS提供的系统调用接口,下面咱们就来学习文件的系统调用接口,才能做到万变不离其宗!!


图解:



💫 open & close

采用 man open 指令查看相关资料

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
 
int open(const char *pathname, int flags);//路径 + 选项
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);


三个参数:

pathname: 要打开或创建的目标文件文件名
flags:    打开方式。传递多个标志位,下面的一个或者多个常量进行“或”运算,构成flags.
             O_RDONLY: 只读打开
             O_WRONLY: 只写打开
             O_RDWR  : 读写打开
          以上这三个常量,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。同时需要使用mode选项,来指明新文件的访问权限
             O_APPEND: 追加写
mode:     设置默认权限信息 


返回值(int):

return the new file descriptor, or -1 if an error occurred (in which case, errno is set appropriately).
     成功: 新打开的文件描述符 
     失败: -1


采用 man close 指令查看相关资料

#include <unistd.h>
 
int close(int fd);


举个栗子:

代码如下:

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
 
int main()
{
  int fd = open("./log.txt",O_WRONLY | O_CREAT);
  // int fd = open("./log.txt",O_WRONLY | O_CREAT,0644);
  if(fd < 0)
  {
    printf("open error\n");
    // return 1;
  }
  close(fd);
  return 0; 
}


运行结果:



问题分析:

可以看到权限完全是混乱的!这是因为,没有这个文件,要创建它,系统层面就必须指定权限是多少!我们采用权限设置的八进制方案

代码再次更新:

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
 
int main()
{
  //int fd = open("./log.txt",O_WRONLY | O_CREAT);
  int fd = open("./log.txt",O_WRONLY | O_CREAT,0644);
  if(fd < 0)
  {
    printf("open error\n");
    return 1;
  }
  close(fd);
  return 0; 
}


运行更新结果:



分析结果:

之前我们在语言层面,创建时就是一个正常权限,我根本就不关心什么只写、创建、权限这些与系统强相关的概念。语言为我们做了封装,我用就好了

fopen("./log.txt", "w");
int fd = open("./log.txt", O_WRONLY | O_CREAT, 0644);

那第二个参数flags(int)为什么要把模式 | 在一起呢?这是一种用户层给内核传递标志位的常用做法。int有32个bit位,一个bit代表一个标志,就可以传递多个标志位且位运算效率较高。这些O_RDONLY、O_WRONLY、O_RDWR 都是只有一个比特位是1的数据,并且相互不重复,这样 |在一起,就能传递多个标志位。


我们可以来打开/usr/include/bits/fcntl-linux.h这个文件查看




【Linux】基础IO----系统文件IO & 文件描述符fd & 重定向(下)      https://developer.aliyun.com/article/1565672

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