1. 知识补充和回顾

1. 文件=文件内容+文件属性。即使创建一个空文件，也会占据磁盘数据。
2. 文件操作=文件内容操作+文件属性操作。在操作文件的过程中，既可能改变内容，又改变属性。
3. 当我们“打开”文件时，会将文件的属性或内容加载到内存中。
4. 是不是所有的文件都处于被打开状态？绝对不是！没有被打开的文件，只存储在磁盘上。
5. 那么文件描述符说的就是打开文件(内存文件)，而磁盘文件后面的知识再说。
6. 通常我们打开文件，访问文件，关闭文件，是谁在进行相关的操作？答案是：当我们的文件程序，运行起来的时候，才会执行对应的代码(fopen,fclose,frean,fwrite… …)，然后才是真正的对文件进行相关的操作。而这个就是进程。

所以，下面我们就要围绕着进程和打开文件的关系来讲解！

1.1 回顾C文件接口

大家如果不是太懂C语言文件的可以看这篇文章：C语言文件操作

下面写个小例子：

我们来看一下运行结果：

从这个代码中说几个问题：默认生成的这个文件(log.txt)在哪里形成的呢？
答案是：当前路径。什么是当前路径呢？

我们来打印这个进程的pid来查看：

这个cwd就是当前路径，当前路径也是进程所处的工作路径。

我们可以来验证一下：

我们在这先改变当前的路径。

我们可以看到cwd已经发生了改变。

在/home/wyw下生成了log.txt文件。

我们在来看一下：r，r+，w，w+，a，a+这些操作。

先说一下a，这个a的意思是：追加写入，不断的往文件中新增内容。
举个例子：


w的意思是：如果文件存在就清空，不存在就创建。然后从头写入。


可以看到log.txt里已经没有内容了。
r的意思是：打开文件从头开始读。文件必须存在。

1.2 理论理解

我们知道：我们向文件写入的时候，是向磁盘写入。而磁盘是硬件，只有OS有资格向硬件写入。所以，所有的上层访问文件的操作，都必须贯穿操作系统。

那么操作系统是如何被上层访问的？
答案是：必须使用操作系统提供的相关系统调用。

那么我们为什么都没有见过这些系统调用接口呢？
答案是：因为我们用的所有语言都进行了封装

为什么要封装呢？
1.原生系统接口，使用成本比较高
2.语言不具备跨平台性

那么像C语言的封装是如何解决跨平台性的呢？
答案是：穷举所有的底层接口+条件编译

那么像我们使用C库提供的文件访问接口一定会调用系统接口。所以不同的语言有不同的文件访问接口。因此，我们要学习文件级别的系统接口。

2. 系统调用文件接口

2.1 open

在C语言里我们打开文件用的fopen，而在系统调用里是open。

第一个参数pathname是指向想要打开的文件路径名，或者文件名。我们需要注意的是：这个路径名是绝对路径名。文件名则是在当前路径下的。

第二个参数flags是什么意思呢？

flags参数表示打开文件所采用的操作，我们需要注意的是：必须指定以下三个常量的一种，且只允许指定一个
O_RDONLY：只读模式
O_WRONLY：只写模式
O_RDWR：可读可写
以下的常量是选用的，这些选项是用来和上面的必选项进行按位或起来作为flags参数。
O_APPEND 表示追加，如果原来文件里面有内容，则这次写入会写在文件的最末尾。
O_CREAT 表示如果指定文件不存在，则创建这个文件。

我们先学这5个，还有一些其它的选项我们暂时不关心。那么这些选项其实都是宏。

我们要知道：系统传递标记位，是用位图结构来标记的。每一个宏标记，一般只需要有一个比特位是1，并且和其它宏对应的值，不能重叠。。

举个例子：

我们这里用不同的bit位来标识不同的宏。

然后我们这里写了一个打印函数，当我们传不同的宏时，就会打印出对应的意义。这个就相当于系统调用的open。

如果想打印多个，就按位或就行了。

返回值的意思是：

open函数的返回值：如果打开文件失败返回-1,否则返回一个大于0的值，表示文件描述符号 (内核用它来读取文件)。

2.2 怎么使用

perror可以根据你的错误码直接打印你的错误码描述。我们可以看一下运行结果：

可以看到log.txt其实乱码了。原因是：我们创建一个不存在的文件，需要受到Linux权限的约束的。那么你的权限是什么需要告诉Linux。

第三个参数mode表示：设置文件访问权限的初始值，和用户掩码umask有关，也可以用S_IRUSR、S_IWUSR等宏定义按位或起来表示。

我们再看一下运行结果：

但是这个的权限是664，这就是和umask有关。因为系统默认的掩码是002。如果我们就要设置为666呢？我们需要使用系统调用umask。

它不仅仅是一个命令，也是一个系统调用接口。

我们在这里设置umaks为0，这样就会按照我们设置的来创建文件权限。

1.文件权限由open的mode参数和当前进程的umask掩码共同决定。
2.第三个参数是在第二个参数中有O_CREAT时才作用，如果没有，则第三个参数可以忽略。

2.3 close和write

这是文件关闭。

文件的系统调用的写文件只有write一个。第二个参数就是我们要写入文件的首地址，根类型无关。第三个是写入的大小。

这里的strlen要不要加1呢？答案是：不需要。原因是：系统的调用不认识C语言的\0。

成功写入log.txt里面了。

在C语言中，以W方式打开文件时，会清空文件。那么在系统调用里呢？

我们按照这样的方式来验证一下：

但是在系统调用里，并没有清空。原因是：我们缺少一个条件：
O_TRUNC 表示截断，如果文件存在，并且以只写、读写方式打开，则将其长度截断为0。
这个选项就是清空，如果我们想像C语言一样，就要加上这个选项。

运行结果如下：

那么C语言中的追加也是同样的道理。

2.4 read

第二个参数是我们要读的内容存到的区域(void 指针可以指向任意类型的数据)，第三个参数是要读的大小。返回值是实际读的大小。ssize_t的意思是：有符号的整数。

举个例子：

运行结果：

这里可以这样>log.txt快速清空。