文件再次理解

文件 = 文件内容 + 文件属性
其中文件属性也是数据–>即便你创建一个空文件，其也是要占据磁盘攻坚的。
文件操作 = 文件内容的操作 + 文件属性的操作
有可能在操作文件的过程中即改变文件的内容，又改变文件的属性。
我们在打开文件的时候，系统会将文件的属性加载到内存中
因为根据冯诺依曼体系结构，CPU需要对文件进行读写的话，需要对内存进行读写。
系统中的文件大致可以分为两类
打开的文件是内存文件，没有打开的文件在磁盘上静静的躺着可以称为磁盘文件。
通常我们所说的打开文件，访问文件关闭文件，是谁在进行相关操作？
一般是fopen,fclose,fread,fwrite... 这是我们的代码，然后将代码编译了二进制可执行程序，只有文件运行起来的时候，才会执行相应的代码，然后才会正真的对文件进行相关操作。所以是真正对文件进行操作的是进程。
什么是当前路径？
看下列代码

{                                                                                                   
  5 
  6   FILE *fp = fopen("log.txt", "w");//写入
  7   if(fp == NULL) {
  8     perror("fopen");
  9     return 1;
 10   }
 11   printf("mypid: %d\n", getpid());
 12   while(1) {
 13     sleep(1);
 14   }
 15    //fprintf 将特定的数据格式化显示到文件流中
 16    const char *msg = "hello zjt";
 17    int cnt = 1;
 18    while(cnt < 20) {
 19      fprintf(fp, "%s: %d\n", msg, cnt++);
 20    }
 21    fclose(fp);
 22    printf("为什么不能创建文纪念\n");
 23   return 0;
 24 }

运行后发现
在这里插入图片描述
此时如果chdir更改当前的进程路径

chdir("/home/zjt");//更改当前进程的工作路径

在这里插入图片描述
所以当前路径并不是指源代码所在路径下，实际上指的是当前进程所在的路径下，也就是进程的工作路径，只不过默认情况下进程的工作路径是他当前自己所处的路径，不过这是可以改的。

在这里插入图片描述

小结一下 open打开方式

a:追加重定向，不断向文件中新增内容
w：以w方式打开文件时，准备写入的时候，其实文件已经被清空了

在这里插入图片描述
所以我们可以推导出，所有语言都对系统接口做了封装，C语言也对系统接口做了封装，对于其他语言而言，对于不同的系统接口的封装就类似于多态，也就是说，在最上层的接口调用都一样的，但是底层对于不同系统而言，其调用的结果是不一样的。C语言对系统接口的封装采用的是最直接的穷举所有的底层接口 + 条件编译做到的

为什么要封装？

因为原生系统接口，对于普通程序员而言，使用的成本比较高
而且如果直接使用系统接口的话，语言不具有跨平台性，不同系统的接口实现都是不一样的。

我们为什么要学习文件级别的系统接口？
因为万变不离其中，所有的语言，只要是文件操作，其最底层都会调用系统接口，只要我们将最本质的系统接口学习了，那么学习其他的语言最上层的调用就会得心应手了！

系统接口文件操作

open函数
在这里插入图片描述
O_RDONLY：以只读模式打开文件。
O_WRONLY：以只写模式打开文件。
O_RDWR：以读写模式打开文件。
上述三个宏如果文件不存在就会报错
O_CREAT：如果指定的文件不存在，则创建一个新的文件。如果文件已经存在，则不执行任何操作。需要指定文件的访问权限，
O_APPEND：在文件末尾追加；
O_TRUNC：将文件阶段清空

1 #include<stdio.h>
  2 #define PRINT_A 0x1 // 0001
  3 #define PRINT_B 0x2 // 0010
  4 #define PRINT_C 0x4 // 0100
  5 #define PRINT_D 0x8 // 1000
  6 #define PRINT_DFL 0x0
  7 
  8 //类比open函数
  9 void Show(int flags)
 10 {
 11   if(flags & PRINT_A) printf("hello 我是A\n");
 12   if(flags & PRINT_B) printf("hello 我是B\n");
 13   if(flags & PRINT_C) printf("hello 我是C\n");
 14   if(flags & PRINT_D) printf("hello 我是D\n");
 15   if(flags == PRINT_DFL) printf("hello 我是Default\n");
 16 }
 17 int main()
 18 {
 19 
 20   printf("打印default\n");
 21   Show(PRINT_DFL);
 22   printf("打印A\n");
 23   Show(PRINT_A);
 24   printf("打印B\n");
 25   Show(PRINT_B);
 26   printf("打印A和B\n");
 27   Show(PRINT_A | PRINT_B);
 28   printf("打印C和D\n");
 29   Show(PRINT_C | PRINT_D);                                                                          
 30   return 0;
 31 }
~

在这里插入图片描述
这就是传宏标志的一种好的做法。
打开文件的系统调用接口有多重，但向文件写入的接口只有write

打开不存在的文件只能用三个参数的open
第三个参数表示文件的权限，打开已存在的文件用两个参数的open

 #include<stdio.h>
  2 #include<unistd.h>
  3 #include<sys/types.h>
  4 #include<sys/stat.h>
  5 #include<fcntl.h>
  6 #include<string.h>
  7 
  8 int main()
  9 {
 10 
 11   umask(0);//umask设置为0，以确定的方式打开文件
 12   int fd = open("log.txt", O_WRONLY | O_CREAT,  0666);//设置文件的基本权限
 13   if(fd < 0) {
 14     perror("open error");
 15     return 1;
 16   }
 17   printf("fd: %d \n",fd);
 18   int cnt = 0;
 19   const char *str = "我是一个即将要被写入的缓冲区\n";
 20   while(cnt < 5) {
 21     write(fd, str, strlen(str));//此时strlen不用加1，因为\0是C语言独有的标志,与系统无关
 22     ++cnt;                                                                                          
 23   }
 24   close(fd);
 25   return 0;

在这里插入图片描述
将上述代码只改一部分运行后显示下面的情况

在这里插入图片描述
说明系统调用的W与C语言中的"w"是不一样的，C语言fopen的"w"
对应着系统调用的三个接口O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC
eg

在这里插入图片描述
因此还是C语言较方便，同时C语言还有一些fopen打开方式是以格式化写入等所以系统接口的调用非常麻烦
read函数

  umask(0);//umask设置为0，以确定的方式打开文件  
 12  // int fd = open("log.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);//设置文件的基本权限  
 13    int fd = open("log.txt", O_RDONLY);  
 14   if(fd < 0) {  
 15     perror("open error");  
 16     return 1;  
 17   }  
 18   printf("fd: %d \n",fd);
 19   char buffer[128];
 20   //因为read读取文件的第二个参数是不关心数据是什么类型的
 21   //但是我们还是得把它当做字符串类型，所以在最后加一个'\0'                                          
 22   ssize_t s = read(fd, buffer, sizeof(buffer) - 1);                   
 23   if(s > 0) {                                                         
 24     buffer[s] = '\0';                                                 
 25     printf("%s\n",buffer);                                            
 26   }

在这里插入图片描述

理解文件描述符 fd

 umask(0);//umask设置为0，以确定的方式打开文件
 12 
 13   int fd = open("log.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);//设置文件的基本权限
 14   int fda = open("loga.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);//设置文件的基本权限
 15   int fdb = open("logb.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);//设置文件的基本权限
 16   int fdc = open("logc.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);//设置文件的基本权限
 17   int fdd = open("logd.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);//设置文件的基本权限
 18   printf("fd:  %5d\n",fd);                                                                          
 19   printf("fda: %5d\n",fda);
 20   printf("fdb: %5d\n",fdb);
 21   printf("fdc: %5d\n",fdc);
 22   printf("fdd: %5d\n",fdd);

此时运行
在这里插入图片描述
两个问题

为什么从3开始，0,1，2呢？

下面我们验证一下文件描述符0,1，2就是标准输入标准输出标准错误。

//FILE*是结构体指针，在结构体指针一定能找到文件描述符
 14    printf("stdin: %d\n",stdin->_fileno);
 15    printf("stdout:%d\n",stdout->_fileno);
 16    printf("stderr:%d\n",stderr->_fileno);

在这里插入图片描述

总结：C语言的接口一定封装了系统接口
2. 0，1,2，3,4，5…你见过什么数据是这个样子的？
数组下标
因为用的都是系统接口，所以这些数组下标也就是操作系统的返回值。
一个进程是可以打开多个文件的，所以进程：文件 = 1：n
所以在系统中，有可能会存在大量的被打开的文件，OS需要对这些文件做管理，所以先描述在组织

在这里插入图片描述
此时又产生了一个问题：
stdin，stdout，stderr对应的分别是键盘，显示器，显示器这些都是硬件，也用上述的struct file来标识对应的文件吗？