hello，大家好，这里是bang___bang_ ，今天和大家谈谈Linux中的基础IO，包含内容有对应的系统文件I/O接口，文件描述符，理解重定向。
目录
1️⃣初识文件
2️⃣ 系统文件I/O接口
🍙open
🍙write
🍙read
🍙close
3️⃣文件描述符
🍙0&1&2
🍙内核中文件描述符的探究
🍙分配规则
4️⃣重定向
🍙重定向现象
🍙重定向的本质
🍙dup2系统调用
1️⃣初识文件
✦文件=内容+属性（属性也是数据）
✦文件的所有操作：a.对内容 b.对属性
✦文件在磁盘（硬件）上放着，我们访问文件，先写代码->编译->exe->运行->访问文件。
本质上是 进程 在访问文件。
Linux下一切皆文件。曾经我们理解的文件就是磁盘上的那些普通文件能read，write。
在C语言中，我们对显示器有方法：printf->这是write（output）;键盘：scanf->这是read（input）。也就是说我们的显示器和键盘也是文件。
站在系统的角度来说：我们的程序要加载到内存，键盘相当于把我们的数据输交给内存(input)，而内存把读取到的数据刷新到文件或者显示器当中(output)。
系统角度：能够被input读取，或者能够被output写出的设备就叫做文件！
2️⃣ 系统文件I/O接口
在C语言中，文件操作接口有fopen,fwrite,fprintf,fclose等等，实际上这些接口都是封装了系统I/O接口。
🍙open
pathname: 要打开或创建的目标文件flags: 打开文件时，可以传入多个参数选项参数 :O_RDONLY: 只读打开O_WRONLY: 只写打开O_RDWR : 读，写打开O_RDONLY O_WRONLY O_RDWR 这三个常量，必须指定一个且只能指定一个O_CREAT : 若文件不存在，则创建它。需要使用 mode 选项，来指明新文件的访问权限O_APPEND: 追加写O_TRUNC： 清空文件mode： 为新建文件设置权限
问题：如何实现flags传入多个参数选项呢？
答：采用位图的思想，flags的参数实际上是一个int类型的数，参数之间进行|运算，就能实现传入多个参数的效果。
🌰O_WRONLY | O_CREAT
检测是否有当前状态，只需要使用flag&状态的值。
0110 0101 & 0000 0001 = 0000 0001 有O_WRONLY状态
0110 0101 & 0110 0100 = 0110 0100 有O_CREAT状态
open函数图中我框选了返回值为一个文件描述符，在下面讲解。
🌰简单使用open
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<assert.h>
int main()
{
int fd=open("log.txt",O_WRONLY | O_CREAT,0666);
assert(fd!=-1);
printf("open sucess! fd:%d\n",fd);
return 0;
}
🍙write
功能：把缓冲区buf的前count字节写入与文件描述符fd关联的文件中。它返回实际写入的字节数。
🌰测试write
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<assert.h>
#include<string.h>
int main()
{
int fd=open("log.txt",O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
assert(fd!=-1);
printf("open sucess! fd:%d\n",fd);
const char* buf="This is a test\n";
write(fd,buf,strlen(buf));
return 0;
}
🍙read
功能：从与文件描述符fd相关联的文件中读取count个字节的数据。并把它放入到数据区buf中。
🌰测试read，读取上面write写的内容
int main()
{
int fd=open("log.txt",O_RDONLY);
assert(fd!=-1);
printf("open sucess! fd:%d\n",fd);
char res[64];
read(fd,res,sizeof(res));
printf("res:%s",res);
return 0;
}
🍙close
功能：将文件描述符fd相关联的文件关闭。
🌰close操作演示
int main()
{
int fd=open("log.txt",O_RDONLY);
assert(fd!=-1);
printf("open sucess! fd:%d\n",fd);
close(fd);
return 0;
}
3️⃣文件描述符
🍙0&1&2
🌰fd的显示问题：
int main()
{
int fd1=open("log1.txt",O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
int fd2=open("log2.txt",O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
int fd3=open("log3.txt",O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
int fd4=open("log4.txt",O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
assert(fd1!=-1);
assert(fd2!=-1);
assert(fd3!=-1);
assert(fd4!=-1);
printf("open sucess! fd1:%d\n",fd1);
printf("open sucess! fd2:%d\n",fd2);
printf("open sucess! fd3:%d\n",fd3);
printf("open sucess! fd4:%d\n",fd4);
close(fd1);
close(fd2);
close(fd3);
close(fd4);
return 0;
}问题：为什么fd是从3开始？
答：实际上C/C++程序默认会打开三个文件流：标准输入stdin（0），标准输出stdout（1），标准错误stderr（2）
0，1，2一般对应的物理设备是：键盘，显示器，显示器。
🍙内核中文件描述符的探究
在上面我们可以发现文件描述符fd就是一个小整数，那么在内核中文件描述符究竟是什么呢？
🍙分配规则
🌰验证分配规则，关闭文件0，进行分配。
int main()
{
close(0);
int fd=open("log1.txt",O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
assert(fd!=-1);
printf("open sucess! fd:%d\n",fd);
close(fd);
return 0;
}
问题：如果关闭文件描述符1，为什么没有输出显示。
答：文件描述符1对应显示器，关闭后自然就不会有内容显示到显示器了，但是也没有显示到文件log.txt中。
4️⃣重定向
🍙重定向现象
问题：上面例子中内容没有显示到显示器和文件log.txt中，那么内容实际上在哪个地方？
答：在文件的缓冲区中。
那是不是意味着我们刷新缓冲区就可以将内容显示出来？
int main()
{
close(1);
int fd=open("log.txt",O_WRONLY | O_CREAT| O_TRUNC,0666);
assert(fd!=-1);
printf("open sucess! fd:%d\n",fd);
fflush(stdout);//刷新缓冲区
close(fd);
return 0;
}
刷新后成功输出，内容本来应该输出到显示屏，但是现在输出到了log.txt这实际上就是输出重定向！！！（O_CREAT创建文件，O_TRUNC刷新文件，实现C语言中的w模式；O_APPEND追加内容，实现C语言中的a模式）
🍙重定向的本质
重定向的本质，其实是在OS内部，更改fd对应的内容的指向！！
🍙dup2系统调用
在重定向中，我们通常不使用close关闭fd，再重定向，而是直接使用系统调用dup2来重定向。
将oldfd的内容给newfd，即newfd对应内容指向oldfd
🌰dup2系统调用测试
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<assert.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
int fd=open("log.txt",O_WRONLY | O_CREAT| O_TRUNC,0666);
assert(fd!=-1);
dup2(fd,1);
printf("open sucess! fd:%d\n",fd);
close(fd);
return 0;
}
文末结语，本文讲解Linux的基础IO，包含内容：初识文件，系统文件I/O接口open、read、write、close，文件描述符的详细讲解以及文件描述符的分配规则，重定向现象的演示及重定向的本质讲解，实现重定向的系统调用dup2。如有需要，希望能有所帮助！！！
