Linux文件IO

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前言

一.文件操作

系统调用接口

1.打开文件

2.关闭文件

3.读取文件

4.写入文件

二.文件描述符

重定向

三.动静态库

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前言

        在Linux操作系统中，文件I/O是一个核心概念，涉及如何读写文件、与设备通信以及如何管理数据流。Linux下一切皆文件,  文件I/O在Linux中有着统一的接口

一.文件操作

系统调用接口

1.打开文件

pathname:  表示要打开的一个文件路径

flags:  表示打开方式,常用的有以下选项

• O_CREAT:  不存在就创建
• O_WRONLY: 以读方式打开
• O_RDONLY:  以写方式打开
• O_TRUNC:  如果存在就清空
• O_APPEND:  以追加方式打开

mode:  表示创建文件的属性

如果打开成功,  返回一个文件描述符,  打开失败,  返回-1并设置错误码

2.关闭文件

关闭一个文件描述符

3.读取文件

从指定的一个文件描述符中读数据

• fd:  文件描述符
• buf:  读取目的地的起始地址
• count:  最大读取字节数

返回实际读取字节数

4.写入文件

从指定的一个文件描述符写数据

• fd:  文件描述符
• buf:  写入数据的起始地址
• count:  最大读取字节数

返回实际写入字节数

二.文件描述符

        在上述接口,  都依赖于一个叫文件描述符的整形变量,  那么一个整形变量如何表示一个文件,  我们先看看操作系统是如何管理打开的文件的

        打开一个文件,  要将这个文件加载到内存,  这个文件也叫内存级文件,  在操作系统中有这些文件的数据结构struct file,  里面包括了这个文件的各项属性,以及读写操作方法,  用特定的数据结构管理这些struct file就实现了对打开的文件的管理

        在进程的PCB中,  保存了该进程打开的文件的信息,  struct files_struct 是一个与文件描述符表相关的结构体，它包含了文件描述符表的指针、引用计数，以及一些用于并发控制的字段

        文件描述符表是一个数组，存储着所有打开的文件描述符对应的 struct file指针。这些指针指向打开的文件的struct file,  而这个数组的下标就是文件描述符,  通过下标能找到对于的文件

        一个进程,  会默认打开三个文件,  标准输入, 标准输出,  标准错误, 它们对应的文件描述符为0/1/2,  然后新打开的文件的文件描述符会继续顺序下去分配

重定向

        重定向是指将程序的输入或输出从默认位置（如终端）转移到其他地方（如文件、设备或另一程序）的过程,  从文件描述符表来看,  就是将原本的数组里的指针替换,  比如将标准输出重定向到一个文件

重定向前

重定向后

当我们使用printf,cout之类的接口时,  会默认向标准输出打印,  C/C++有自己封装的文件结构,  但其中的属性一定包含了文件描述符,  默认向标准输出打印,  标准输出文件描述符已经被替换为一个文件,  就打印到了文件里

三.动静态库

• 静态库（.a）：静态库是在编译时被链接到目标程序中的库。当程序被编译时，静态库中的所有代码都会复制到目标程序中，形成一个独立的可执行文件。由于所有库代码在编译时已经被整合到可执行文件中，因此运行时不再需要库的存在。
• 动态库（.so）：动态库是在程序运行时被加载的库，而不是在编译时被链接到目标程序中。动态库的代码不被复制到可执行文件中，而是程序在运行时需要动态库的支持。程序在启动时或在运行过程中，动态库会被加载到内存中，供程序调用。

动态库的原理

动态库通过页表可以映射到多个进程的进程地址空间的共享区