零基础学linux文件管理

引言

基础知识

回顾C语言

fopen

fclose

更改进程路径：chdir

fwrite可以用来写入

sizeof字符串

C语言默认打开三个输入输出流

过渡到系统

系统调用：open

“位字段”或“位掩码”

open的使用

关闭文件：close

写入：write

OS文件管理

struct file结构

文件描述符表

0 1 2去哪里了呢？

FILE* 和 fd什么关系呢？

stdout与stderr的区别

文件关闭机制

引言

Linux操作系统以其强大的稳定性、灵活性和开放性在多个领域占据重要地位。在Linux系统中，文件和目录构成了系统数据结构的基础，它们不仅存储着系统的配置信息、应用程序以及用户数据，而且在系统管理、资源共享和数据保护方面发挥着关键作用。因此，对于Linux用户，尤其是工程师和系统管理员来说，熟练掌握Linux文件和目录的管理技巧是不可或缺的。

本文将通过

以下三个话题，走进linux文件管理。

基础知识

1.学习文件管理，需要先具备一些基础知识。

2.一个文件被打开，必须加载到内存，并且一个进程可以打开多个文件。

在OS内部，一定存在大量被打开的文件，OS必须去管理这些文件----先描述再组织-----在内核中，一个被打开的文件，都必须有一个结构对象去管理这个文件。

3.std ：标准 I/O：输入输出

回顾C语言

fopen

fopen在stdio中io表示标准的输入输出，fopen用于打开一个文件。

第一个参数是：路径（default : 当前目录下）+ 文件名

第二个参数是：打开方式

需要特别注意的是，只要用w方式打开，无论何种方式，总是会先清空文件内容！

需要注意的是：两个参数都是const char*

fclose

文件资源打开后需要手动关闭！FILE* fp是文件指针

打开路径默认是当前路径，当前路径是什么呢？

我们可以在/proc中查看

如果打开一个进程，cwd就是当前路径。
同理，我们更改了cwd，就可以改变文件的默认创建路径。

更改进程路径：chdir

fwrite可以用来写入

（fprintf也可以，fprintf写入也遵循fread的打开方式）

fwrite 函数在写入时会从文件的当前指针位置开始覆盖数据，而不是清空整个文件

四个参数为：内容、大小、写入个数、写入哪个文件夹。

不需要 + 1，对于C而言/0是字符串的结尾，但是对于文件而言，不需要让/0作为字符串的结尾。

sizeof字符串

在C语言中，sizeof运算符用于确定一个数据类型或变量在内存中所占用的字节数。当使用sizeof来获取一个字符串的大小的时候，它计算的是字符串的字符数组总的字节大小，包括结尾的空字符\0。

例如，如果你有一个字符串"Hello"，它在内存中实际上是一个字符数组{'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'}。因此，如果你使用sizeof来获取这个字符串的大小，你会得到6，这6包括了5个字母和一个结尾的空字符。

这里有一个例子：


#include <stdio.h>



int main() {

    char str[] = "Hello";

    printf("Size of str: %zu\n", sizeof(str)); // 输出将包括 '\0' 的字节数

    return 0;

}

如果str是一个字符数组并且是在栈上分配的，sizeof(str)会给出整个数组的大小，包括结尾的空字符\0。但是，如果你有一个指向字符串的指针，如下：

char *str = "Hello"; //在代码段

在这种情况下，sizeof(str)将会给出指针本身的大小，而不是字符串的大小。在32位系统上，这通常是4字节，在64位系统上，通常是8字节。要获取字符串的实际长度，你需要使用strlen函数，但是请注意strlen只计算到\0之前的字符数量，不包括\0本身。

在栈上的字符串sizeof = strlen + 1

当我们strlen(str) + 1时，会把/0也写进去，但是在vim中打开是乱码，这是因为在vim中某些字符也是不可显的

输出重定向（相对自身来说，内容是输出、是交出去，而不是输入）：也是先清空

因此> 与>>的区别就是一个w一个a打开

当用a方式打开文件时，继续写入就是追加写入。

可见，写入的形式是清空重新写还是追加，由打开方式决定

C语言默认打开三个输入输出流

到后期就能明白，这三个输入输出流每种语言都会打开，只不过在C中的形式为std + in out err

C++为cin cout cerr

过渡到系统

我们读写一个文件，本质是对磁盘中的数据进行IO操作，磁盘是硬件。

想要访问硬件只能从上到下层层访问，必须经过OS，那就得用系统调用。

系统调用：open

有三个头文件

两个参数：路径(绝对或者相对）、打开方式

当文件存在时，用第一个打开

当文件不存在时，用第二个新建式的打开

参数二:

O_RDONLY,O_WEONLY,O_RDWR：分别为只读、只写、读写

O-APPEND为追加

O_CREAT为创建

“位字段”或“位掩码”

内部用按位与的逻辑，传参用按位或的逻辑

内部用 &的逻辑，由于32个比特中的数字除了0就是1，那么&之后，除非同一位的数字都为一，否则&之后变成0。外部用按位或的逻辑

按位与：只有都是1，才能变成1，想变成“真”的条件严格

按位或：只要有1，就能变成1，变成“真”的条件宽松

由于内部是if语句，当契合时，将调用对应的函数func。

open的第二个参数flags内部提供很多宏

宏里面只有一个bite为1，它可以传递多种标志位做按位或的组合，就能达到各种各样的效果（比如：只读、只写、读写、写创建、、、）

这种传参方式被称为“位字段”或“位掩码”（bit field 或 bit mask）。

在编程中，使用单个字节（或字）的每一位来表示不同的布尔选项或标志，是一种有效的内存使用技术。每个位可以独立地设置为0或1，代表不同的开关或配置选项，通过对这些位进行按位或操作（OR），可以同时传递多个标志。例如，在UNIX系统的文件权限设置中就使用了这种方式。

open的使用

返回一个文件描述符

失败返回 -1

当我们执行的时候，发现没有新建，也没有打开。

正确方式

但是我们发现权限信息是乱码

为什么不对呢？open新建一个文件时，必须说明新建的权限（第三个参数）

我们用8进制的形式，来传递文件权限。

这样就获得了正常的权限

需要注意的是：权限 = 权限掩码和设置的权限共同作用的结果

调用了umask函数，它会影响你的进程及其后续创建的任何子进程的文件和目录权限。在进程的上下文中，这相当于修改了该进程的默认文件权限掩码。(不修改其他文件）

Linux下的系统调用在Windows中通常无法直接运行

这样就变成了666

关闭文件：close

写入：write

向一个文件中写入大小为count的字符串。

这种写入方法是：写入默认从文件开始处开始写（覆盖写，不清空）

清空O_TRUNC：truncate：截断

这种打开方式为：写入、创建、清空

追加O_APPEND：append

现在为：写入、创建、追加

如果文件log.txt已经存在，使用O_CREAT标志并不会导致创建一个新的文件，而是会打开现有的文件。只有当log.txt不存在时，O_CREAT标志才会与给定的权限一起使用来创建这个文件。
因此，每次执行t1.exe时，如果log.txt已经存在，它将不会被重新创建，而是会被打开，并且任何写入操作都会在文件的末尾追加内容。如果文件不存在，它将会被创建。