Linux系统编程001–系统IO

1. 文件系统：用来存储、组织、管理文件的一套方式、协议

2. 文件

• 文件的属性：i-node唯一表示一个文件的存在与否
• 文件的内容

3. Linux系统如何实现文件的操作？

硬件层：
    inode（属性）--->文件的内容
Linux内核：
    struct inode{}用来描述一个文件的屋里inode的信息【链表保存】，系统识别到一个文件的存在，
    就会为它创建一个struct inode，一个文件只会唯一对应一个struct inode

    struct file{}用来描述一个已经打开的文件：
        文件状态标记（如：O_RDONLY、O_WRONLY......）
        文件的偏移量/offset（类似“光标”）

    struct inode*
        每一个打开的文件都会对应一个struct file
        一个文件可以被多个不同的进程打开，一个进程也可以打开多个文件

    操作文件的过程：
        struct file---> struct inode--->硬件上面的inode--->文件的内容
        linux为了屏蔽文件操作的具体细节，为每一个进程创建一个“进程文件表项”，
        保存每一个进程打开的文件的 struct file* 的数组
        struct file*fds[]
            0  struct file*--->struct inode......
            1  struct file*--->struct inode......
            ......

    linux再提供操作文件的函数接口：
        fd = open()
        打开一个指定的文件，返回“进程文件表项”的下标，
        int  "文件描述符"：在linux应用中，用来描述一个已经打开的文件，每一个打开的文件都有有个唯一的id,
                            后续操作这个文件，都是通过这个id操作该文件
        read(fd)
        write(fd)
        close(fd)
        ......
    linux系统提供的这些用于操作文件的接口函数（open,read.....），我们称为“系统IO”
    系统IO：操作系统提供的对文件的输入输出的接口

4. Linux系统IO的使用

文件的操作步骤

• 打开文件 open()

NAME
    open, openat, creat - open and possibly create a file
    打开或者创建（创建并打开）一个文件
SYNOPSIS
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>

    int open(const char *pathname, int flags);
    int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
        pathname：要打开或者创建的文件名，带路径(不带路径表示当前路径) 
        flags：打开文件的标记
            O_RDONLY:只读
            O_WRONLY:只写
            O_RDWR:读写
            以上三个标记只能选一个（文件的打开方式）
            O_APPEND：追加标记，打开文件后，文件的偏移量会在文件的末尾。（默认情况下，读和写的标记在文件的开头）
            O_CREAT：创建标记，如果不存在，则创建文件
            O_EXCL：该标记一般和O_CREAT配合使用，用来测试文件是否存在
                    如果指定O_CREAT | O_EXCL,并且文件存在，则open会失败，并且errno设置为EEXIST,表示文件已存在
            O_TRUNC：truncate  截短，清除文件内容
            O_NONBLOCK：非阻塞方式打开文件
                        非阻塞：不等待
                        如果文件没有内容，read不会等待，直接返回一个错误
                        如果文件没有空间了，write不会阻塞，直接返回一个错误
                        阻塞：等待
                        如果文件没有内容，read会等待(直到有数据或出错)
                        如果文件没有空间了，write会阻塞，(直到有空间或出错)
                        。。。。。。
            多个标记使用“|”链接(标记是使用位域实现的)
            O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC
        mode:指定创建的文件的权限，当第二个参数带有O_CREAT时，指定创建的文件的权限
        返回值：成功打开一个文件，返回打开文件的文件描述符（>2 && int（下标））
        	  操作系统会自动为每一个进程打开三个文件：
        	  标准输入文件：文件描述符 STDIN_FILENO (0)
        	  标准输出文件：文件描述符 STDOUT_FILENO (1)
        	  标准出错文件：文件描述符 STDERR_FILENO (2)
        	  失败返回-1，同时errno被设置
     errno是一个全局变量，是用来保存最后一个出错的错误码
         头文件： #include<srrno.h>
         路径：/usr/include/errno.h
         perror 把错误码对应的错误字符串打印出来
         perro("user indi");
            user indi:用户自己的提示信息
        	打印出来的形式：用户自己的提示信息：系统错误码的提示信息
    int creat(const char *pathname, mode_t mode);

//open.c
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc, char argv*[])
{
    //打开文件
	int fd=open(argv[1],O_RDWR, 0666);
    if(-1 == fd)
    {
        printf("open %s error/n",argv[1]);
        //解析errno
        perror("open error");
        return -1;
    }
	peintf("open success/n");
    peintf("fd = %d/n",fd);
    //关闭文件
    close(fd)q;
    retrun 0;
}

• 对文件的操作（读、写…）
• 关闭文件

NAME
    close - close a file descriptor
SYNOPSIS
    #include <unistd.h>

    int close(int fd);
        close是用来关闭fd指定的文件
        fd:file descriptor 文件描述符
        返回值：
            成功：返回0
            失败：返回-1，同时errno被设置