学习笔记 参考链接1 、参考链接2以及百度百科
在进行C语言学习的时候我们了解到了C语言相关的一些IO操作，如fopen，fwrite，fread，fprintf，fclose等相关函数，他们都是由C库函数提供的一些函数，是将操作系统的系统调用加以封装，虽说Linux是由C语言实现的，但为了使我们更加的了解Linux，就需要了解更接近与底层的一些IO操作，因此就需要来了解下基本的系统调用—open，write，read，close
首先我们来了解下open，write，read，close的系统调用
open
#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
open有三个参数
pathname：要打开或创建的目标文件名
flags：对文件进行多种操作也就有有多个参数，这多个参数可以进行或运算，即就是flags
参数：
O_RDONLY:只读打开
O_WRONLY:只写打开
O_RDWR:读，写打开
O_CREAT:若文件不存在，创建文件
O_APPEND:追加写
参数1，2，3，必须制定一个且只能制定一个，使用参数4，必须使用open的第三个参数mode：新文件的访问权限
返回值：成功：新打开文件的文件描述符（fd）
失败：-1
write
#include <unistd.h>ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
fd：文件描述符
buf：写入的缓冲区
count：写的字符长度，也就是看你需要写多少
返回值：
如果顺利write()会返回实际写入的字节数。当有错误发生时则返回-1，错误代码存入errno中。
read
#include <unistd.h>ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
fd：文件描述符
buf：读入的缓冲区
count：写的字符长度，也就是看你需要写多少
返回值
如果顺利read()会返回实际写入的字节数。当有错误发生时则返回-1，错误代码存入errno中。
close
#include <unistd.h>int close(int fd);
close的参数就相对简单了，这一个操作是不能遗漏的，只要了使用fd就必须close它
在这几个函数中都涉及到了关键的参数fd，因此要了解这几个函数，就必须先了解下文件描述符（fd）。
什么是文件描述符，这是一个相对抽象的概念，我们先来看看下面这张图
在PCB结构体中存在一个files指针，它指向一个file_struct结构体，而在file_struct结构体中存在一个file* fd数组，这个数组里面存放的是file指针，用来指向不同的file文件，而fd就可以理解为这个指针数组的下标，因此要打开一个文件，我们就可以拿到该文件的fd就可以了。
fd的分配原则：
在files_struct数组当中，使用没有被使用的最小下标，作为新的文件描述符。
操作系统默认使用了该数组的前三个元素，0号下标指向标准输入（stdin），1号下标指向标准输出（stdout），2号下标指向标准错误（stderr）。
因此正常情况下，新的fd都是从3开始的，但如果我们关闭了默认的fd，新的文件的fd就从关闭的fd处开始。
说到了fd，我们就不得不来区分下FILE和fd
FILE是C库当中提供的一个结构体，而fd是系统调用，更加接近于底层，因此FILE中必定封装了fd。
我们可以来看看FILE的结构体：
typedef struct _IO_FILE FILE;在/usr/include/stdio.h
它的结构体中有这么一段
struct _IO_FILE {int _flags; /* High-order word is _IO_MAGIC; rest is flags. */#define _IO_file_flags _flags//缓冲区相关/* The following pointers correspond to the C++ streambuf protocol. *//* Note: Tk uses the _IO_read_ptr and _IO_read_end fields directly. */char* _IO_read_ptr; /* Current read pointer */char* _IO_read_end; /* End of get area. */char* _IO_read_base; /* Start of putback+get area. */char* _IO_write_base; /* Start of put area. */char* _IO_write_ptr; /* Current put pointer. */char* _IO_write_end; /* End of put area. */char* _IO_buf_base; /* Start of reserve area. */char* _IO_buf_end; /* End of reserve area. *//* The following fields are used to support backing up and undo. */char *_IO_save_base; /* Pointer to start of non-current get area. */char *_IO_backup_base; /* Pointer to first valid character of backup area */ char *_IO_save_end; /* Pointer to end of non-current get area. */struct _IO_marker *_markers;struct _IO_FILE *_chain;int _fileno;//fd的封装
可以看到int_fileno就是对fd的封装，在这一部分的开头有一大段跟缓冲区相关的内容，为什么要诺列出它呢，首先可以来看一个很诡异的例子：
#include <stdio.h>#include <string.h>#include <unistd.h>#include <sys/stat.h>#include <sys/types.h>#include <fcntl.h>int main(){const char *msg1 = "hello printf\n";const char *msg2 = "hello fwrite\n";const char *msg3 = "hello write\n";printf(msg1);fwrite(msg2, 1, strlen(msg2), stdout);write(1, msg3, strlen(msg3));fork();return 0;}
运行结果：
[rlh@localhost test]$ ./hellohello printf hello fwrite hello write
但当我们对进程实现输出重定向，你就会发现诡异的事情：
[rlh@localhost test]$ ./hello > file[rlh@localhost test]$ cat file hello write hello printf hello fwrite hello printf hello fwrite
这是为什么呢，这是跟C库的缓冲数据有关，C库缓冲数据分为三种（1）、无缓冲（2）、行缓冲（3）、全缓冲。
行缓冲就是往显示器上写，全缓冲就是往文件里写。
在上面的现象中，write不受影响是因为它属于系统调用，没有缓冲区，而printf和fwrite会自带缓冲区，当发生重定向到普通文件的时候，它就会从行缓冲转变为全缓冲，也就是会往文件里面写写，但是我们缓冲区里的数据，即使fork也不会立即被刷新，当进程退出后会统一刷新，写入文件，但是fork的时候会发生写时拷贝，也就是当父进程准备刷新的时候，子进程就已经有了一份相同的数据，所以就会产生上面的现象。
了解下重定向。
重定向分为三种：
输出重定向（>） 也就是关闭fd为1下标所指向的内容
输入重定向（<） 同理就是关闭fd为0下标所指向的内容
追加重定向（>>） 后面多一个追加选项
stat函数
#include <sys/stat.h>#include <unistd.h>int stat(const char *file_name, struct stat *buf);
函数说明: 通过文件名filename获取文件信息，并保存在buf所指的结构体stat中
返回值: 执行成功则返回0，失败返回-1，错误代码存于errno
错误代码:
ENOENT 参数file_name指定的文件不存在
ENOTDIR 路径中的目录存在但却非真正的目录
ELOOP 欲打开的文件有过多符号连接问题，上限为16符号连接
EFAULT 参数buf为无效指针，指向无法存在的内存空间
EACCESS 存取文件时被拒绝
ENOMEM 核心内存不足
ENAMETOOLONG 参数file_name的路径名称太长
eg:
#include <sys/stat.h>#include <unistd.h>#include <stdio.h>int main() {struct stat buf;stat("/etc/hosts", &buf);printf("/etc/hosts file size = %d/n", buf.st_size);}
struct stat {dev_t st_dev; //文件的设备编号ino_t st_ino; //节点mode_t st_mode;//文件的类型和存取的权限nlink_t st_nlink;//连到该文件的硬连接数目，刚建立的文件值为1uid_t st_uid; //用户IDgid_t st_gid; //组IDdev_t st_rdev;//(设备类型)若此文件为设备文件，则为其设备编号off_t st_size;//文件字节数(文件大小)unsigned long st_blksize; //块大小(文件系统的I/O 缓冲区大小)unsigned long st_blocks; //块数time_t st_atime;//最后一次访问时间time_t st_mtime;//最后一次修改时间time_t st_ctime;//最后一次改变时间(指属性)};
先前所描述的st_mode 则定义了下列数种情况：
S_IFMT 0170000 文件类型的位遮罩S_IFSOCK 0140000 scoketS_IFLNK 0120000符号连接S_IFREG 0100000一般文件S_IFBLK 0060000区块装置S_IFDIR 0040000目录S_IFCHR 0020000字符装置S_IFIFO 0010000先进先出S_ISUID 04000文件的(set user-id on execution)位S_ISGID 02000文件的(set group-id on execution)位S_ISVTX 01000文件的sticky位S_IRUSR(S_IREAD) 00400文件所有者具可读取权限S_IWUSR(S_IWRITE)00200文件所有者具可写入权限S_IXUSR(S_IEXEC) 00100文件所有者具可执行权限S_IRGRP 00040 用户组具可读取权限S_IWGRP 00020 用户组具可写入权限S_IXGRP 00010 用户组具可执行权限S_IROTH 00004 其他用户具可读取权限S_IWOTH 00002 其他用户具可写入权限S_IXOTH 00001 其他用户具可执行权限
上述的文件类型在POSIX中定义了检查这些类型的宏定义：
S_ISLNK (st_mode) 判断是否为符号连接S_ISREG (st_mode) 是否为一般文件S_ISDIR (st_mode) 是否为目录S_ISCHR (st_mode) 是否为字符装置文件S_ISBLK (s3e) 是否为先进先出S_ISSOCK (st_mode) 是否为socket
