缓冲区
缓冲区是一段内存空间，缓冲区可以提高整机效率，缓冲区刷新策略：
1.立即刷新
2.行刷新（行缓冲\n）,会把\n之前的刷新出去
3.满刷新（缓冲区满了全刷新出去）
特殊情况： 1.用户强制刷新，如fflush
2.进程退出
谁提供缓冲区，谁维护。
采用行缓冲的设备文件——显示器 全缓冲设备文件——磁盘文件
所有的设备永远都倾向于全缓冲。缓冲区满了才刷新，需要更少次的I/O操作，也就是更少此外设的访问。
其他刷新策略是结合具体情况做妥协，既要考虑效率，也要考虑用户体验
正常情况下打印4条消息
清空log.txt，然后重定向
注释掉fork
清空之后重定向，log.txt，打印了四条语句，说明这种情况一定跟fork有关
上面打印了7次我们发现，hellowrite只打印了一次，调用的是write。也就是打俩次的是C语言接口，打一次的是操作系统的接口
同样一个文件向显示器打印4行，向文件打印7行，C接口打印俩次，系统接口打印一次。
fork之前的函数已经执行完了，但不代表已经刷新了。
打印俩次，是因为缓冲区由C语言的标准库维护。如果是操作系统提供的，上面的现象应该一样。
将数据写到C标准库缓冲区，之后调用write接口，把数据刷新到操作系统里，像fputs这种函数，只不过是把数据写到了C标准库的缓冲区当中。
进程也可直接调用write接口
如果向显示器打印，刷新策略是行刷新，那么最后执行fork的时候，一定是函数执行完了，数据已经被刷新了。此时fork无意义
如果重定向，往磁盘文件打印，刷新策略就变成了全缓冲，\n此时也没意义，fork执行完后return 0；fork的时候函数是执行完了，但是数据还没刷新。数据在当前进程对应的C标准库的缓冲区中，这部分数据是父进程的数据，return 0；会强制刷新缓冲区，刷新是一个写的过程，在return 0的时刻会发生写时拷贝，刷新是写的过程，父子进程要保证独立性，发生了写实拷贝。
此时又变成了四条。
fflush是C语言提供的接口，这是因为在fork之前强制刷新了缓冲区，刷新的时候给fflush传入stdout就能刷新，stdout跟缓冲区好像没关系，fflush中传的参数是FILE*类型，因为在C语言中，打开一个文件返回值是FILE*，FILE结构体除了封装了fd之外，还封装了缓冲区结构。
C语言中打开的FILE一般叫文件流。
自己设计缓冲区实现文件操作
#include <stdio.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <assert.h> #include <stdlib.h> #define NUM 1024 struct MyFILE_{ int fd; char buffer[1024]; int end; //当前缓冲区的结尾 }; typedef struct MyFILE_ MyFILE; MyFILE *fopen_(const char *pathname, const char *mode) { assert(pathname); assert(mode); MyFILE *fp = NULL; if(strcmp(mode, "r") == 0) { } else if(strcmp(mode, "r+") == 0) { } else if(strcmp(mode, "w") == 0) { int fd = open(pathname, O_WRONLY | O_TRUNC | O_CREAT, 0666); if(fd >= 0) { fp = (MyFILE*)malloc(sizeof(MyFILE)); memset(fp, 0, sizeof(MyFILE)); fp->fd = fd; } } else if(strcmp(mode, "w+") == 0) { } else if(strcmp(mode, "a") == 0) { } else if(strcmp(mode, "a+") == 0) { } else{ //什么都不做 } return fp; } //是不是应该是C标准库中的实现！ void fputs_(const char *message, MyFILE *fp) { assert(message); assert(fp); strcpy(fp->buffer+fp->end, message); //abcde\0 fp->end += strlen(message); //for debug printf("%s\n", fp->buffer); //暂时没有刷新, 刷新策略是谁来执行的呢？用户通过执行C标准库中的代码逻辑，来完成刷新动作 //这里效率提高，体现在哪里呢？？因为C提供了缓冲区，那么我们就通过策略，减少了IO的执行次数(不是数据量) if(fp->fd == 0) { //标准输入 } else if(fp->fd == 1) { //标准输出 if(fp->buffer[fp->end-1] =='\n' ) { //fprintf(stderr, "fflush: %s", fp->buffer); //2 write(fp->fd, fp->buffer, fp->end); fp->end = 0; } } else if(fp->fd == 2) { //标准错误 } else { //其他文件 } } void fflush_(MyFILE *fp) { assert(fp); if(fp->end != 0) { //暂且认为刷新了--其实是把数据写到了内核 write(fp->fd, fp->buffer, fp->end); syncfs(fp->fd); //将数据写入到磁盘 fp->end = 0; } } void fclose_(MyFILE *fp) { assert(fp); fflush_(fp); close(fp->fd); free(fp); } int main() { //close(1); MyFILE *fp = fopen_("./log.txt", "w"); if(fp == NULL) { printf("open file error"); return 1; } fputs_("one: hello world", fp); fork(); fclose_(fp); }
minishell重定向
当输入"ls -a -l > log.txt"
我们转换为"ls -a -l \0 log.txt"
定义四个宏代表当前重定向的状态
进行程序替换的时候不会影响一个文件曾经打开的文件描述符，程序替换只会影响页表，只会影响代码和数据，不会对进程曾经打开过的文件有任何影响
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <sys/wait.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <assert.h> #define NUM 1024 #define SIZE 32 #define SEP " " //保存完整的命令行字符串 char cmd_line[NUM]; //保存打散之后的命令行字符串 char *g_argv[SIZE]; // 写一个环境变量的buffer，用来测试 char g_myval[64]; #define INPUT_REDIR 1 #define OUTPUT_REDIR 2 #define APPEND_REDIR 3 #define NONE_REDIR 0 int redir_status = NONE_REDIR; char *CheckRedir(char *start) { assert(start); char *end = start + strlen(start) - 1; //ls -a -l\0 while(end >= start) { if(*end == '>') { if(*(end-1) == '>') { redir_status = APPEND_REDIR; *(end-1) = '\0'; end++; break; } redir_status = OUTPUT_REDIR; *end = '\0'; end++; break; //ls -a -l>myfile.txt //ls -a -l>>myfile.txt } else if(*end == '<') { //cat < myfile.txt,输入 redir_status = INPUT_REDIR; *end = '\0'; end++; break; } else{ end--; } } if(end >= start) { return end; //要打开的文件 } else{ return NULL; } } // shell 运行原理 ： 通过让子进程执行命令，父进程等待&&解析命令 int main() { extern char**environ; //0. 命令行解释器，一定是一个常驻内存的进程，不退出 while(1) { //1. 打印出提示信息 [whb@localhost myshell]# printf("[root@我的主机 myshell]# "); fflush(stdout); memset(cmd_line, '\0', sizeof cmd_line); //2. 获取用户的键盘输入[输入的是各种指令和选项: "ls -a -l -i"] // "ls -a -l>log.txt" // "ls -a -l>>log.txt" // "ls -a -l<log.txt" if(fgets(cmd_line, sizeof cmd_line, stdin) == NULL) { continue; } cmd_line[strlen(cmd_line)-1] = '\0'; // 2.1: 分析是否有重定向, "ls -a -l>log.txt" -> "ls -a -l\0log.txt" //"ls -a -l -i\n\0" char *sep = CheckRedir(cmd_line); //printf("echo: %s\n", cmd_line); //3. 命令行字符串解析："ls -a -l -i" -> "ls" "-a" "-i" // export myval=105 g_argv[0] = strtok(cmd_line, SEP); //第一次调用，要传入原始字符串 int index = 1; if(strcmp(g_argv[0], "ls") == 0) { g_argv[index++] = "--color=auto"; } if(strcmp(g_argv[0], "ll") == 0) { g_argv[0] = "ls"; g_argv[index++] = "-l"; g_argv[index++] = "--color=auto"; } //? while(g_argv[index++] = strtok(NULL, SEP)); //第二次，如果还要解析原始字符串,传入NULL if(strcmp(g_argv[0], "export") == 0 && g_argv[1] != NULL) { strcpy(g_myval, g_argv[1]); int ret = putenv(g_myval); if(ret == 0) printf("%s export success\n", g_argv[1]); //for(int i = 0; environ[i]; i++) // printf("%d: %s\n", i, environ[i]); continue; } //for debug //for(index = 0; g_argv[index]; index++) // printf("g_argv[%d]: %s\n", index, g_argv[index]); //4.内置命令, 让父进程（shell）自己执行的命令，我们叫做内置命令，内建命令 //内建命令本质其实就是shell中的一个函数调用 if(strcmp(g_argv[0], "cd") == 0) //not child execute, father execute { if(g_argv[1] != NULL) chdir(g_argv[1]); //cd path, cd .. continue; } //5. fork() pid_t id = fork(); if(id == 0) //child { if(sep != NULL) { int fd = -1; //说明命令曾经有重定向 switch(redir_status) { case INPUT_REDIR: fd = open(sep, O_RDONLY); dup2(fd, 0); break; case OUTPUT_REDIR: fd = open(sep, O_WRONLY | O_TRUNC | O_CREAT, 0666); dup2(fd, 1); break; case APPEND_REDIR: //TODO fd = open(sep, O_WRONLY | O_APPEND | O_CREAT, 0666); dup2(fd, 1); break; default: printf("bug?\n"); break; } } // printf("下面功能让子进程进行的\n"); // printf("child, MYVAL: %s\n", getenv("MYVAL")); // printf("child, PATH: %s\n", getenv("PATH")); //cd cmd , current child path //execvpe(g_argv[0], g_argv, environ); // ls -a -l -i //不是说好的程序替换会替换代码和数据吗？？ //环境变量相关的数据，会被替换吗？？没有！ execvp(g_argv[0], g_argv); // ls -a -l -i exit(1); } //father int status = 0; pid_t ret = waitpid(id, &status, 0); if(ret > 0) printf("exit code: %d\n", WEXITSTATUS(status)); } }
