IO进程（学习）2024.8.17

文件属性获取

目录操作

标准IO 和文件IO 的区别

库

库的定义

库的分类

静态库

动态库

库的制作

制作静态库

动态库的制作

使用库

进程

程序和进程的区别

程序：编译好的可执行文件

进程：一个独立的可调度的任务

特点

进程段

进程分类

1.交互进程

2.批处理进程

3.守护进程

进程状态

进程状态切换图

就绪状态

执行状态

阻塞状态

文件属性获取

#include <sys/stat.h>
int stat(const char *path, struct stat *buf);
功能：获取文件属性
参数：path：文件路径名
buf：保存文件属性信息的结构体
返回值：成功：0
失败：-1

文件属性信息的结构体：
struct stat {
        dev_t st_dev;        /* 设备ID */
        ino_t st_ino;        /* inode号 */
        mode_t st_mode;        /* 文件类型和权限 */
nlink_t st_nlink;        /* 硬链接数 */
uid_t st_uid;        /* 用户ID */
gid_t st_gid;        /* 组ID */
off_t st_size;        /* 大小 */
time_t st_atime;        /* 最后访问时间 */
time_t st_mtime;        /* 最后修改时间 */
time_t st_ctime;        /* 最后状态改变时间 */
};

stat的案例：

#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <pwd.h>
#include <grp.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    struct stat st;

    stat("./test.c", &st);

    printf("%ld\n", st.st_ino);
    printf("%ld\n", st.st_size);
    printf("%ld\n", st.st_nlink);

    if ((st.st_mode & __S_IFMT) == __S_IFBLK)
    {
        putchar('b');
    }
    else if ((st.st_mode & __S_IFMT) == __S_IFCHR)
    {
        putchar('c');
    }
    else if ((st.st_mode & __S_IFMT) == __S_IFDIR)
    {
        putchar('d');
    }
    else if ((st.st_mode & __S_IFMT) == __S_IFREG)
    {
        putchar('-');
    }
    else if ((st.st_mode & __S_IFMT) == __S_IFLNK)
    {
        putchar('l');
    }
    else if ((st.st_mode & __S_IFMT) == __S_IFSOCK)
    {
        putchar('s');
    }
    else if ((st.st_mode & __S_IFMT) == __S_IFIFO)
    {
        putchar('p');
    }

    // 文件权限判断
    // 用户读权限
    // if ((st.st_mode & S_IRUSR) > 0)
    // {
    //     putchar('r');
    // }
    // else
    // {
    //     putchar('-');
    // }

    // 文件权限掩码简化的方法
    char arr[4] = "rwx";
    for (int i = 0; i < 9; i++)
    {
        printf("%c", st.st_mode & (0400 >> i) ? arr[i % 3] : '-');
    }

    // 最后一次修改的时间
    printf("%ld\n", st.st_mtime); // 得到的是秒数
    

    // 用户名获取
    printf("%s\n", getpwuid(st.st_uid)->pw_name);

    // 组名获取
    printf("%s\n", getgrgid(st.st_gid)->gr_name);

    return 0;
}

目录操作

围绕着目录流进行操作，DIR *

#include <sys/types.h>
#include <dirent.h>
DIR *opendir(const char *name);
功能：获得目录流
参数：要打开的目录
返回值：成功：目录流
失败：NULL

struct dirent *readdir(DIR *dirp);
功能：读目录
参数：要读的目录流
返回值：成功：读到的信息
失败或读到目录结尾：NULL
返回值为描述该目录下的文件信息的结构体

该目录下的文件信息的结构体：

struct dirent {
        ino_t d_ino;        /* 索引节点号*/
off_t d_off;        /*在目录文件中的偏移*/
unsigned short d_reclen;        /* 文件名长度*/
unsigned char d_type;        /* 文件类型 */
char d_name[256];        /* 文件名 */
};

int closedir(DIR *dirp);
功能：关闭目录
参数：dirp：目录流

标准IO 和文件IO 的区别

	标准IO	文件IO
概念	在C库中定义的一组输入输出的函数	在posix中定义的一组输入输出的函数
特点	1.有缓冲区，减少系统调用，提高效率 2.围绕流操作，FILE* 3.默认打开三个流：stdin\stdout\stderr 4.只操作普通文件	1.没有缓冲区，每次操作都引起系统调用 2.围绕文件描述符操作 3.默认打开三个文件描述符：0\1\2 4.除目录外其他文件
函数	打开文件：fopen/freopen 关闭文件：fclose 读写文件：fread，fwrite 文件定位：rewind/fseek/ftell	打开文件：open 关闭文件：close 读写文件：read，write 文件定位：lseek

库

库的定义

库：就是把一些常用函数的目标文件打包在一起，提供相应函数的接口，便于程序员使用；

本质上来说库是一种可执行代码的二进制形式

cd /usr/lib
lib：库文件

cd /usr/include
include：头文件

由于windows和linux的本质不同，因此二者库的二进制是不兼容的

库的分类

静态库和动态库，本质区别是代码被载入时刻不同。

静态库

静态库在程序编译时会被连接到目标代码中。
优点：程序运行时将不再需要该静态库；运行时无需加载库，运行速度更快
缺点：静态库中的代码复制到了程序中，因此体积较大；

静态库升级后，程序需要重新编译链接

动态库

动态库是在程序运行时才被载入代码中。
优点：程序在执行时加载动态库，代码体积小；程序升级更简单；
缺点：运行时还需要动态库的存在，移植性较差

不同应用程序如果调用相同的库，那么在内存里只需要有一份该共享库的实例。

库的制作

制作静态库

1.将源文件编译生成目标文件
   gcc -c add.c -o add.o
2.创建静态库用ar命令，它将很多的.o转换成 .a
   ar crs libmyadd.a add.o
   静态库文件名的命名规范是以lib为前缀，紧接着跟静态库名，扩展名为.a
3.测试使用静态库
   gcc main.c -L.   -lmyadd       // -L指定库的路径    -l指定库名
   执行：./a.out

动态库的制作

1-我们用gcc来创建共享库
gcc -fPIC -c hello.c -o hello.o
-fPIC 创建与地址无关的编译程序 (就是不和路径进行关联)
gcc -shared -o libmyhello.so hello.o
2-测试动态库使用
gcc main.c -L. -lmyhello

可以正常编译通过，但是运行时报错./a.out: error while loading shared libraries: libmyadd.so: cannot open shared object file: No such file or directory
原因：当加载动态库时，系统会默认从/lib或/usr/lib路径下查找库文件
解决方法（有三种）：
        (1)把库拷贝到/usr/lib和/lib目录下。(此方法编译时不需要指定库的路径)
        (2)在LD_LIBRARY_PATH环境变量中加上库所在路径。
                export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:. （终端关闭，环境变量就没在了）
        (3) 添加/etc/ld.so.conf.d/*.conf文件。把库所在的路径加到文件末尾，并执行ldconfig刷新
                sudo vi xx.conf
                添加动态库存在的路径使用绝对路径

使用库

将库文件放到系统目录/usr/lib 或 /lib
将头文件放在系统目录/usr/include
        #include <xx.h>        如果头文件在当前目录
       #include "xx.h"        如果头文件在其他目录
       #include "头文件路径/xx.h"        (如果我没有指定路径的话可以使用 gcc)
#include "xx.h"                gcc xx.c -I 头文件的路径
        -L 路径：指定库的路径
        -l：(L的小写)指定库名
        -I 路径：(i的大写)指定头文件路径

进程

程序和进程的区别

程序：编译好的可执行文件

存放在磁盘上的指令和数据的有序集合（文件）
程序是静态的，没有任何执行的概念

进程：一个独立的可调度的任务

执行一个程序所分配的资源的总称
进程是程序的一次执行过程
进程是动态的，包括创建、调度、执行和消亡

特点

1.系统会为每个进程分配0-4g的虚拟空间，其中0-3g是用户空间，每个进程独有；3g-4g是内核空间，所有进程共享
2.轮转调度：时间片，系统为每个进程分配时间片(几毫秒~几十毫秒),当一个进程时间片用完时，CPU调度另一个进程，从而实现进程调度的切换 (没有外界干预是随机调度)

进程段

"数据段" 存放的是全局变量、常数以及动态数据分配的数据空间(如malloc函数取得的空间)等。
"正文段" 存放的是程序中的代码
"堆栈段" 存放的是函数的返回地址、函数的参数以及程序中的局部变量

进程分类

1.交互进程

该类进程是由shell控制和运行的。交互进程既可以在前台运行，也可以在后台运行。该类进程经常与用户进行交互，需要等待用户的输入，当接收到用户的输入后，该类进程会立刻响应，典型的交互式进程有：shell命令进程、文本编辑器等

2.批处理进程

该类进程不属于某个终端，它被提交到一个队列中以便顺序执行

3.守护进程

该类进程在后台运行。它一般在Linux启动时开始执行，系统关闭时才结束

进程状态

1.运行态R：
指正在被CPU运行或者就绪的状态。这样的进程被成为running进程。
2.睡眠态：
可中断睡眠态S：处于等待状态中的进程，一旦被该进程等待的资源被释放，那么该进程就会进入运行状态。
(只能通过特定的函数进行唤醒，是不能随便去中断的)
不可中断睡眠态D：该状态的进程只能用wake_up()函数唤醒。
3.暂停态T：
当进程收到信号SIGSTOP、SIGTSTP、SIGTTIN或SIGTTOU时就会进入暂停状态。可向其发送SIGCONT信号让进程转换到可运行状态。
4.死亡态X：进程结束
5.僵尸态Z： 当进程已经终止运行，但还占用系统资源，要避免僵尸态的产生