房产网站建设接单,重庆网络公司一览表,制作一号店网站,丽水连都区建设局网站前言#xff1a;本章我们介绍 O_WRONLY, O_TRUNC, O_APPEND 和 O_RDONLY。之后我们开始讲解文件描述符。
一、系统传递标记位
1、O_WRONLY
C 语言在 w 模式打开文件时#xff0c;文件内容是会被清空的#xff0c;但是 O_WRONLY 好像并非如此#xff1f;
代码演示…前言本章我们介绍 O_WRONLY, O_TRUNC, O_APPEND 和 O_RDONLY。之后我们开始讲解文件描述符。
一、系统传递标记位
1、O_WRONLY
C 语言在 w 模式打开文件时文件内容是会被清空的但是 O_WRONLY 好像并非如此
代码演示当前我们的 log.txt 内有 5 行数据现在我们执行下面的代码 1 #include stdio.h2 #includestring.h3 #include sys/types.h4 #include sys/stat.h5 #include fcntl.h6 #include unistd.h // 需引入头文件7 int main()8 {9 umask(0); // umask现在就为0听我的别听操作系统的umask了10 int fd open(log.txt, O_WRONLY | O_CREAT, 0666); // 八进制表示11 if (fd 0) {12 perror(open);13 return 1;14 }15 printf(fd:%d\n,fd);16 int cnt2; 17 const char* str666666\n; 18 while(cnt--){ 19 write(fd,str,strlen(str)); 20 } 21 22 close(fd);//关闭文件 23 24 return 0; 25 } 运行结果 我们以前在 C 语言中w 会覆盖把全部数据覆盖每次执行代码可都是会清空文件内容的。
而我们的 O_WRONLY 似乎没有全部覆盖曾经的数据被保留了下来并没有清空
其实没有清空根本就不是读写的问题而是取决于有没有加 O_TRUNC 选项
因此只有 O_WRONLY 和 O_CREAT 选项是不够的
如果想要达到 w 的效果还需要增添 O_TRUNC如果想到达到 a 的效果还需要 O_APPEND
2、 O_TRUNC 截断清空对标 w
在我们打开文件时如果带上 O_TRUNC 选项那么它将会清空原始文件。
如果文件存在并且打开是为了写入O_TRUNC 会将该文件长度缩短 (truncated) 为 0。
也就是所谓的 截断清空 (Truncate Empty) 我们默认情况下文件系统调用接口不会清空文件的
但如果你想清空就需要给 open() 接口 带上 O_TRUNC 选项 代码演示让 open() 达到 fopen 中 w 模式的效果 1 #include stdio.h2 #includestring.h3 #include sys/types.h4 #include sys/stat.h5 #include fcntl.h6 #include unistd.h // 需引入头文件7 int main()8 {9 umask(0); // umask现在就为0听我的别听操作系统的umask了10 int fd open(log.txt, O_WRONLY | O_CREAT|O_TRUNC, 0666); // 八进制表示 11 if (fd 0) { 12 perror(open); 13 return 1; 14 } 15 printf(fd:%d\n,fd); 16 int cnt2; 17 const char* str666666\n; 18 while(cnt--){ 19 write(fd,str,strlen(str)); 20 } 21 22 close(fd);//关闭文件 23 24 return 0; 25 } 运行结果 然而 C 语言的 fopen 函数只需要浅浅地标上一个 w 就能搞定了
open(log.txt, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);
fopen(log.txt, w); 3、O_APPEND 追加对标 a
C 语言中我们以 a 模式打开文件做到追加的效果。
现在我们用 open追加是不清空原始内容的所以我们不能加 O_TRUNC得加 O_APPEND
int fd open(log.txt, O_WRONLY | O_CREATE | O_APPEND, 0666); 运行结果如下 再次追加 我们再来对照 C 语言的 fopen想做到这样的效果只需要一个 a
open(log.txt, O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0666);
fopen(log.txt, a);
4、O_REONLY 读取 如果我们想读取一个文件那么这个文件肯定是存在的我们传 O_RDONLY 选项
int main()
{umask(0);int fd open(log.txt, O_RDONLY);if (fd 0) {perror(open);return 1;}printf(fd: %d\n, fd);char buffer[128];ssize_t s read(fd, buffer, sizeof(buffer) - 1);if (s 0) {buffer[s] \0; // 最后字符串序列设置为 \0 printf(%s, buffer);}close(fd); return 0;
}
运行结果 二、文件描述符fd
1、open 参数的返回值
int fd open(log.txt, O_WRONLY | O_CREAT, 0666);
我们使用 open 函数举的例子中一直是用一个叫做 fd 的变量去接收的。
fopen 中我们习惯使用 fp / pf 接收返回值那是因为是 fopen 的返回值 FILE* 是文件指针
file pointer 的缩写即是 fp所以我们就习惯将这个接收 fopen 返回值的变量取名为 fp / pf。 那为什么接收 open 的返回值的变量要叫 fd 呢 fd——————文件描述符
open 如果调用成功会返回一个新的 文件描述符 (file descriptor) 如果失败会返回 -1 。 代码演示我们现在多打开几个文件观察 fd 的返回值
int main(void)
{int fd_1 open(log1.txt, O_WRONLY | O_CREAT, 0666);int fd_2 open(log2.txt, O_WRONLY | O_CREAT, 0666);int fd_3 open(log3.txt, O_WRONLY | O_CREAT, 0666);int fd_4 open(log4.txt, O_WRONLY | O_CREAT, 0666);int fd_5 open(log5.txt, O_WRONLY | O_CREAT, 0666);printf(fd_1: %d\n, fd_1); printf(fd_2: %d\n, fd_2); printf(fd_3: %d\n, fd_3); printf(fd_4: %d\n, fd_4); printf(fd_5: %d\n, fd_5); close(fd_1);close(fd_2);close(fd_3);close(fd_4);close(fd_5);return 0;
}
运行结果 我们发现这 open 的 5 个文件的 (返回值) 分别是 那么问题了来了
为什么从 3 开始而不是从 0 开始0, 1, 2 去哪了 系统接口认的是外设而 标准库函数认的是
#include stdio.hextern FILE* stdin;
extern FILE* stdout;
extern FILE* stderr;
系统调用接口那么 stdin, stdout, stderr 和上面的 0,1,2 又有什么关系呢
想解决这个问题我们得先说说
我们知道FILE* 是文件指针那么 是什么呢它是 库提供的结构体。
只要是结构体它内部一定封装了多个成员
虽然 用的是 FILE*但是系统的底层文件接口只认 fd也就是说 标准库调用的系统接口对文件操作而言系统接口只认文件描述符。 因此FILE 内部必定封装了文件操作符
下面我们来验证一下先验证 0,1,2 就是标准
代码验证0 是标准输入 (stdin)
int main(void)
{// 验证 0,1,2 就是标准 I/Ochar buffer[1024];ssize_t s read(0, buffer, sizeof(buffer) - 1);if (s 0) {buffer[s] \0;printf(echo: %s, buffer);}
} 运行结果如下 代码验证stdout 标准写入(1) 和 stderr 错误写入(2) 至此我们证明了 0 (标准输入, stdin) 1 (标准输出, stdout)2 (错误输出, stderr)
代码验证下面我们就来证明 fd 的存在证明 stdin, stdout 和 stderr 的对应关系
int main(void)
{printf(stdin: %d\n, stdin-_fileno);printf(stdout: %d\n, stdout-_fileno);printf(stderr: %d\n, stderr-_fileno);
} 运行结果如下 函数接口的对应fopen / fclose / fread / fwrite open / close / read / write
数据类型的对应(FILE* → FILE) → 结论我们用的 语言接口一定封装了系统调用接口
2、文件描述符的底层理解
逻辑推导进程内存文件的关系 → 内存 → 被打开的文件实在内存里面的
一个进程可以打开多个文件所以在内核中进程与打开的文件之比为1:n
所以系统在运行中有可能会存在大量的被打开的文件 → OS 要对这些被打开的文件进行管理
OS 如何管理这些被打开的文件呢还是我们老生常谈的那句话 先描述再组织
所以对我们来说一个文件被打开不要片面的认为只是对文件内容动动手脚
它还要 在内核中创建被打开文件的内核数据结构 —— 先描述
struct file {// 包含了你想看到的文件的所有大部分 内容 属性struct file* next;struct file* prev;
};
如果你在内核中打开了多个的文件那么系统会在内核中为文件创建一个 struct file 结构。
可以通过 next 和 prev 将其前后关联起来内核的链表结构有它自己的设计这里我们不关注。
既然你打开了一个文件就会创建一个 struct file那么你打开多个文件
系统中必然会存在大量的 struct file并且该结构我们用链表的形式链接起来
如此一来对被打开的文件的管理就转化成为了对链表的增删改查
程如何和打开的文件建立映射关系打开的文件哪一个属于我的进程呢
在内核中task_struct 在自己的数据结构中包含了一个 struct files_struct *files (结构体指针)
struct files_struct *files; 而我们刚才提到的 数组 就在这个 file_struct 里面该数组是在该结构体内部的一个数组。
struct file* fd_array[];
该数组类型为 struct file* 是一个 指针数组里面存放的都是指向 struct file 的指针
数组元素映射到各个被打开的文件直接指向对应的文件结构若没有指向就设为 NULL。
此时我们就建立起了 进程 和 文件 之间映射关系的桥梁。 如此一来进程想访问某一个文件只需要知道该文件在这张映射表中的数组下标。
上面这些就是在内核中去实现的映射关系了这个下标 0,1,2,3,4 就是对应的文件描述符 fd 我们调用的 open / read / write / close 接口都需要 fd
选号当我们 open 打开一个新的文件时先创建 struct file然后在当前的文件描述表中分配一个没有被使用的下标把 stuct file 结构体的地址填入 struct file* 中然后通过 open 将对应的 fd 返回给用户比如 3此时我们的 fd 变量接收的 open 的返回值就是 3 了。
兑奖后续用户再调用 read, write 这样的接口一定传入了对应的 fd找到了特定进程的 files在根据对应的 fd 索引到指针数组通过 sturct file* 中存储的 struct file 结构体地址找到文件对象之后就可以对相关的操作了。
总结其本质是因为它是一个数组下标系统中使用指针数组的方式建立进程和文件之间的关系。将 fd 返回给上层用户上层用户就可以调用后续接口 (read, write...) 来索引对应的指针数组找到对应文件这就是 fd 为什么是 0,1,2... 的原因了
3、初识 VFS虚拟文件系统
上面说的这种设置一套 struct file 来表示文件的内存文件系统的操作
我们称之为 (virtual file system) 即 虚拟文件系统 。 4、回头看问题fd 的 0,1,2,3...
至此我们梳理完了。现在我们再回过头看 fd 的 1,2,3,4... 就能有一个清楚的认识了。
现在我们再我们最开始的问题想必大家已经做到 知其然知其所以然 了 ① 为什么从 3 开始而不是从 0 开始0, 1, 2 去哪了 stdin,stdout,stderr 和 0,1,2 是对应关系因为 open 时默认就打开了这也是为什么我们默认打开一个新的文件fd 是从 3 开始的而不是 0 开始的真正原因 ② 0, 1, 2, 3, 4……是不是有点像数组下标 不是有点像它其实上就是数组下标fd 0,1,2,3,4... 在内核中属于进程和文件的对应关系是用数组来完成映射的这些数字就是数组的下标。read, write, close 这些接口都必须用 0,1,2,3,4 来找到底层对应的 struct file 结构进而访问到底层对应的读写方法 (包括相关的属性,缓冲区等) 。
