0.感性认识一切皆文件
linux认为，一切皆文件。
对文件而言：
曾经理解的文件：read 、 write
显示器：printf/cout ——》 一种write
键盘：scanf/cin ——》一种read
🧐什么叫做文件呢？
站在系统的角度，能够被input读取，或者能够被output写出的设备就叫文件！
侠义上的文件：普通的磁盘文件
广义上的文件：显示器，键盘，网卡，磁盘，显卡，声卡，几乎所有的外设，都可以称为文件
1. 回顾C中的文件操作
🥑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
FILE *fopen(const char *path, const char *mode);//路径 + 打开方式 int fclose(FILE *fp);
💦C写文件
们可以fputs/fgets以字符串形式读写；也可以fprintf/fscanf格式化读写
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, ...);
什么叫做当前路径？
当一个进程运行起来的时候，每个进程都会记录自己当前所处的工作路径
如果以w模式打开文件，默认把原始内容清掉，再写入（类似输入重定向）
如果要以追加方式写，则要以"a" append模式打开文件
💢细节提问： 此处的strlen要不要+1？
//进行文件操作 const char* s1 = "hello fwrite\n"; fwrite(s1, strlen(s1), 1, fp);
不要！，\0结尾是C语言的规定，文件用遵守吗？文件保存的是有效数据！
否则就会出现乱码
tips：快速清空文件
>log.txt //输入前已经清空文件，输入的又为空白
💦C读文件
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
char *fgets(char *s, int size, FILE *stream); //size:为缓冲区大小
🥑关于stdin stdout stderr
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*，这三个东西是什么呢？
C语言把它们当做文件看待；站在系统角度，stdin对应的硬件设备是键盘、stdout对应显示器、stderr对应显示器，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
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（有那味了） 喊出那句话：Linux下，一切皆文件
2.系统文件 I / O
通过之前的学习，这些文件操作最终都是访问硬件(显示器、键盘、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！！
open/fclose，fread/fwrite，fputs/fgets，fgets/fputs 等库函数一定需要使用OS提供的系统调用接口，接下来我们就来学习文件的系统调用接口，才能做到万变不离其宗！！
🌈open & close
💢通过手册查找 man 2 open
#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);
参数说明
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
返回值说明：
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
💢man 2 close
#include <unistd.h> int close(int fd);
话不多说，用起来。open如果以写入方式打开且文件不存在，需要或|上O_CREAT，这与C中以"w"模式打开完全一样 (为什么是|呢，继续看下去吧)。如果我们先不带第三个参数去实现
发现open并没有帮我创建新文件，因为我刚刚用的是C语言的接口，C语言的接口创建难道在系统也一样？
可以看见文件的权限为什么是这样子的？有这个文件，要创建它，系统层面就必须指定权限是多少！，也是要用到我们的第三个参数了，我们采用权限设置的八进制方案——
我们在应用层看到一个很简单的动作，在系统接口层面甚至OS层面，可能做了非常多的动作！ 我根本就不关心什么只写、创建、权限这些与系统相关的概念。语言为我们做了封装，我用就好了。
也就是：哪有什么岁月静好，有人负重前行罢了
fopen("./log.txt", "w"); int fd = open("./log.txt", O_WRONLY | O_CREAT, 0666);//umask过滤权限，可以把umask设为0
💢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个比特位，不重复的一个bit，就可以表示不同状态，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的宏，并且相互不重复，这样|在一起，就能传递多个标志位
//用int中的不重复的一个bit，就可以表示不同状态 #define ONE 0x1 //0000 0001 #define TWO 0X2 //0000 0010 #define THREE 0X4 //0000 0100 //系统内部用 & 来验证标志位是否为1 void show(int flags)//0000 0011 { if(flags & ONE) printf("hello one\n");//0000 0011 & 0000 0001 为真 if(flags & TWO) printf("hello two\n"); if(flags & THREE) printf("hello three\n"); } int main() { show(ONE); show(ONE | TWO); //0000 0001 | 0000 0010 show(ONE | TWO | THREE); }
进入fcntl-linux.h此文件，可以看到
🌈read & write
找辣个男人问问 哈哈哈
💦man 2 write
#include <unistd.h> ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
参数：
buf: 用户缓冲区
count: 期望写的字节数
返回值：实际写入的字节数
又一次写入时，我们发现：
O_TRUNC: 打开文件的时候直接清空文件
O_TRUNC:
如果文件已经存在并且是一个常规文件，并且开放模式允许写入(即是0_RDNRor O_MwRONLY)，那么它将被截断为长度为0(也就是清空文件)
O_APPEND: 追加文件
注意注意：写入文件的过程中，不需要写入\0！因为\0是C语言层面上规定字符串的结束标志，而写入文件关心的是字符串的内容，文件和语言不要搞混了
💦 man 2 read
#include <unistd.h> ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count); 参数： buf: 读到的内容放在用户层缓冲区中，也就是自己定义缓冲区 count: 期望读多少个字节 返回值：实际读多少个字节
读文件的前提：文件已经存在，不涉及创建及权限的问题，那么用两个参数的open打开文件即可
3.文件描述符（fd）
通过上面的练习，我发现每次成功open的fd都是3
接下来，我们连续的打开文件，观察fd。我们知道打开文件失败返回-1，那么012去哪了呢？012消失的原因，要么是不让用，要么是被别人占用
事实上，当我们的程序运行起来变成进程，默认情况下，OS会帮助我们打开三个标准输入输出，012其实分别对应的就是标准输入、标准输出、标准错误
实践出真知：
c语言上的stdin标准输入、stdout标准输出、stderr标准错误，对应硬件设备也是键盘、显示器、显示器，这有什么关联呢？
话说回来，我们还是一直没搞懂FILE*是什么东西，FILE*open
FILE其实是一个struct结构体！是C语言库提供的，一般内部有多种成员
C文件 库函数内部 一定要调用 系统调用
在系统角度，只认识fd
所以FILE结构体里面，必定封装了fd
怎么样证明FILE结构体里面，必定封装了fd？
🎨file descriptor（fd文件描述符）
所有的文件操作都是进程执行对应的函数，即本质上是进程对文件的操作
🔸 如果一个文件没有被打开，这个文件是在磁盘上。如果我创建一个空文件，该文件也是要占用磁盘空间的，因为文件的属性早就存在了(包括名称、时间、类型、大小、权限、用户名所属组等等)，属性也是数据，所谓“空文件”是指文件内容为空
🥑文件 = 内容 + 属性。对文件的操作也是分成两类的：对文件内容的操作 + 对文件属性的操作
🔸 要操作文件，必须打开文件(C语言fopen、系统上open)，本质上，就是文件相关的属性信息从磁盘加载到内存的过程
文件：被进程打开的文件（内存文件），没有被打开的文件（磁盘文件）
操作系统中存在大量进程，一个进程可以打开多个文件：进程：文件 = 1：1。系统中会存在大量的被打开的文件！所以OS要不要把如此之多的文件在内存中也管理起来呢？ 必须管理！ 先描述再组织
我们操作系统是C语言写的，OS内部要为了管理每一个被打开的文件，构建struct file
//创建struct file 对象，充当一个被打开的文件 struct file { struct file * next; struct file * prev; //包含了一个被打开的文件的几乎所有的内容（不仅仅包含属性，权限，缓冲区） }
🌍文件描述符：01234567，从0开始，连续的小整数，会让我们联想到数组下标！
打开的这么多文件，怎么知道哪些是我们进程的呢？操作系统为了让进程和文件之间产生关联，进程在内核创建struct files_struct 的结构，这个结构包含了一个数组 struct file* fd_array[] ，也就是一个指针数组，把表述文件的结构体地址填入到特定下标中。
