回顾文件

空文件，也是要在磁盘中占据空间

文件=内容+属性

文件操作=内容+属性操作

标识一个文件：文件名+路径

一个文件要被访问必须先打开：先是通过进程调用接口，接着由操作系统去实现

磁盘中存在着打开的文件和未被打开的文件

文件的本质：进程和被打开文件的关系

回顾文件操作

C语言有文件操作接口，其他语言同样也有，并且都不一样

文件保存在磁盘上，磁盘属于硬件，只能通过操作系统进行访问；想要访问文件就绕不开操作系统；操作系统会提供一系列的系统调用接口进行文件访问

但是，操作系统只有一个，语言却存在很多种；所以无论语言是怎么变化的，系统调用的底层是不变化的

库函数调用接口

写文件-w

int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);

先介绍打印函数 fprintf，将内容写到输入流中也就是写到文件中

结果如下

结果如下

读文件-r

char *fgets(char *s, int size, FILE *stream);

介绍读取函数 fgets在文件中读取大小为 size的内容到字符串 s中

结果如下

系统调用

打开文件-open

文件存在时：

int open(const char *pathname, int flags);

文件不存在时：

int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);

返回值

open() and creat() return the new file descriptor, or -1 if an error occurred (in which case, errno is set appropriately).

pathname：文件名/文件路径

flags：标识符：O_RDONLY 只读， O_WRONLY只写，O_CREAT创建，O_APPEND追加,O_TRUNC每次写时把之前的内容清空；宏所定义的；每个宏对应的数值，只有一个比特位，彼此位置不重叠

mode：文件权限

返回值：成功，返回文件描述符；失败，返回-1

由于文件不存在，所以需要先创建O_CREAT；文件权限默认是0666

结果如下

由于掩码的存在，文件权限并不是0666

写文件-write

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

将大小为 count的内容 buf写到文件中；注意这里的内容类型没有限制，无论是二进制类还是文本类，在操作系统看来都是二进制类；写入成功时返回写入的大小 ssize_t；注意在写入字符串时，这里不同于C语言的规定，不需要计算最后一个字符

结果如下

相比于库函数调用的写文件 w就相当于系统调用FILE_NAME,O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0666；所以库函数调用本质是对系统调用的封装，追加，读取类似

文件操作本质

在上面已经说明文件操作的本质是进程和被打开文件的关系，接下来进行深入学习

首先一个进程可以打开多个文件，所以系统中就必然存在着大量被打开的文件，系统便需要对这些文件进行管理，管理方式：先描述再组织；为了管理这些文件，创建对应的内核结构体struct file{ }，其中包含文件的大部分属性

在上面系统调用打开文件时，返回的文件描述符是数字3，为什么呢？？？

再观察下列代码

同时打开三个文件，返回的文件描述符是连续的额3，4，5；为什么是从3开始呢，而且还是连续的呢？？？

其原因是，每个文件中都存在着三个标准输出流

stdin   键盘
stdout  显示器
stderr  显示器

它们占据着文件描述符的前三个位置

验证结果如下

在系统调用中接受返回值（文件描述符）是使用 int；为什么在标准输出中也会存在着库函数调用接口中接受返回值的 FILE*呢？？？

其实 FILE本身是一个结构体，是对系统调用的封装，所以其中就有一部分是文件描述符

文件描述符fd

上面还剩一个问题没有解决，就是问什么为返回的文件描述符都是连续的呢？？？

下面进行图解

磁盘中的文件test.txt加载到内存中，系统创建结构体struct file对其进行管理；进程的结构体中存在着一个指向管理所有内存中文件的结构体，次结构体中存在这一个数组，也称进程的文件描述符表从下标为零的位置开始指向标准输出，输入，错误，紧接着就是管理文件的结构体；所以，文件描述符的本质就是数组的下标

文件描述符的分配规则

观察下列代码，当我们把文件描述符fd==0关闭时，结果会怎么样呢

如果关闭的是文件描述符fd==2（不是关闭fd==1，原因下面会解释，结果又是怎么样的呢？

由此便可以得出结论：文件描述符的分配规则是从小到大，按照顺序寻找最小的且没有被占用的文件描述符

如果关闭文件描述符fd==1，结果会怎样呢？

很奇怪！！！为什么是这个结果，不应该是打印数字1吗？

文件描述符fd==1是标准输出，也就是将结果打印到显示器上面，现在它被关闭了结果便是显示器并没有打印结果，很合理；那么本来应该被打印的结果去了哪里呢

下面进行图解

从图中可以看到，根据文件描述符的分配规则。当fd==1被关闭之后，管理文件的结构体就寻找到该描述符，并将其指向自己；所以原本应该打印到显示器中内容，现在都被打印到了文件中，接下来打开文件进行验证

结果正确，其实这里还存在着缓冲区的问题，在后面会进行学习的；本应该打印到显示器的内容通过关闭描述符，就可以改变其打印的方向，这种操作就称作重定向，下面我们就来学习有关重定向的内容吧

重定向

重定向的本质：上层调用不变的情况下，改变底层的输出方向

上面是通过关闭文件描述符的方式进行重定向，这种方式太低端；这里介绍一种新的凡是进行重定向

int dup2(int oldfd, int newfd);

将文件描述符表中指向旧文件结构体的指针改变方向，指向新的文件结构体中；若成功，返回新的文件描述符

重定向标准输出dup2(fd,2)

代码如下

图解

重定向追加，标准输入类似，这里就不加赘述

Linux下一切皆文件，这句话该如何理解呢？

在冯诺依曼体系中，操作系统是通过驱动进而控制硬件；每种硬件其实都是由相应的结构体进行控制的，包括其读写功能；上面学习的当文件加载到内存中时会被其对应的结构体进行管理，其实对应的结构体中包含了两个重要的属性读写函数指针；当我们向键盘输入内容时，相应的文件就会调用其函数指针指向键盘结构体对应的功能，由此便可对上面的文件结构体进行补充：每个文件打开时，都会有对应的结构体去进行管理它，同时会调用函数指针完成初始化，并且找到该文件在内核中的缓冲区；所以就在文件结构体的上层来看，所有的设备和文件，统一都是通过调用文件结构体去完成，便可以解释Linux下一切皆文件

图解如下

FILE

观察下列代码

由结果来看，直接打印到显示器上面时，代码正常；当重定向到文件中时，却有些不同，库函数调用接口都打印了两次，系统调用接口却只打印了一次，这又是为什么呢？

为了解决这个问题，先来学习缓存区的概念