Lin9ux下的基礎I/O

C語言階段

在學習C語言的時候，我們要實現程序的I/O操作，需要調用fopen()和fclose來打開和關閉文件，fopen()成功返回FILE*的文件指針，
利用fread和fwrite函數來進行文件的讀寫操作。當然我們還學過fseek重置文件指針，ftell，rewind等函數
我們還知道，C會默認打開流，stdin，stdout，stderr，並且這三個流都是FILE*類型的，即文件指針。

系統編程階段

當我們進入系統編程之後，我們可以同樣的調用系統接口，來實現I/O操作。
系統接口
open
int open（const char*pathname, int flags）;
int open(const char* pathname,int flags,mode_t mode)
pathnamm：要打開文件名稱
flag：O_RDONLY(只讀)，O_WRONLY(只寫)，O_RDWR(可讀可寫)，O_CREAT(文件不存在則創建之，並且要加上mode權限)
3.write
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
fd：對應操縱文件的文件描述符，
buf：源數據存放內存
count：一次寫入多少個字節
返回值：實際寫入字節數
read
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
fd：對應文件的文件描述符；
buf：寫到的目的內存；
count：一次寫入的字節數；
返回值：實際讀取的字節數
close
int close(int fd);
關閉對應文件描述符爲fd的文件。
我們知道，c提供的f#類函數都是庫函數，調用成功返回文件指針，而open，close，write，read屬於系統調用接口，在講操作系統的作用的時候，講過下面這張圖。
不難看出，c庫函數都是封裝了系統調用的接口，方便二次開發。我們又知道linux下一個進程的PCB中有files*的一個字段，描述一個進程打開文件的情況，而這個指針指向一個files_struct的結構體表，這個表中最重要的就是保護一個指針數組，每個數組元素都指向打開的文件，我們通常就利用數組的下標來操縱對應位置的元素，我們把這裏的下標稱之爲文件描述符，我們都知道數組下標從0開始的，所以每一個進程都默認打開0，1，2三個文件描述符表示的文件，分別代表標準輸入，標準輸出，標準出錯。如下圖
這裏我們就來練習一下這幾個函數：

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<unistd.h>
  3 #include<sys/types.h>
  4 #include<string.h>
  5 #include<fcntl.h>
  6 #include<sys/stat.h>
  7 int main()
  8 {        
  9          
 10     int fd=open("myfile",O_RDWR|O_CREAT,0644);
 11     if(fd<0)
 12     {    
 13         perror("open");
 14         return -1;
 15     }    
 16     int count=5;
 17     char *buf="hello,world\n";
 18     while(count--)
 19     {    
 20 write(fd,buf,strlen(buf));
 21     }    
 22     char buf2[1024];
 23     while(1)
 24     {    
 25          
 26         ssize_t s=read(fd,buf2,strlen(buf)-1);                                                                                                                                                               
 27         if(s>0)
 28         {
 29             printf("myfile if :%s\n",buf2);
 30         }
 31         else
 32         {
 33             break;
 34         }
 35     }    
 36     close (fd);
 37     return 0;

既然現在我們瞭解了系統編程的I/O函數，已經文件描述符的概念，我們就知道，一個進程默認會打開0，1，2三個分別代表標準輸入，標準輸出，標準出錯的文件描述符，而系統默認的輸出就是屏幕，默認的輸入就是鍵盤，如果講原本輸出到屏幕的數據輸出到指定地方，這就叫做輸出重定向.就拿輸出重定向來舉例，printf（）默認是往屏幕上面打印數據，再調用時，底層就會找到1號文件描述符，我們只需要關閉1號文件描述符，然後用我們創建的myfile代替他，以後調用printf()函數就會找到1號文件描述符對應的內容，即往myfile中輸出數據，

我們來實現一個小程序，使原來往屏幕上打印的數據，輸出到文件中。

  1 #include<stdio.h>                                                         
  2 #include<unistd.h>
  3 #include<sys/types.h>
  4 #include<string.h>
  5 #include<fcntl.h>
  6 #include<sys/stat.h>
  7 int main()
  8 {
  9 close(1);
 10 int fd=open("myfile",O_RDWR|O_CREAT,0644);
 11 if(fd<0) 
 12 {        
 13     perror("open");     
 14     return -1;          
 15 }        
 16          
 17 printf("how are you?\n");
 18 close(fd);
  }

原本輸出到屏幕上的數據就被輸出到文件裏面了

FILE結構和文件描述符

因爲IO函數和系統調用對應，所以本質上還是操控的是文件描述符。所以再FILE結構體裏面肯定封裝了文件描述符。
一般的C庫函數寫入文件都是全緩衝的，寫入顯示器是行緩衝的。
而我們的系統調用接口是沒有自帶緩衝區的。

靜態庫和動態庫

要了解靜態庫和動態庫首先我們來了解一下文件系統，來看一下文件系統，每一個當我們使用ls -l 選項列出文件信息的時候，能看到文件的模式，硬鏈接數，文件所屬者和所屬組，當然還有文件大小和文件最後被修改時間，以及文件名。
但是每一個文件再計算機中如何存儲的，我們來看下面這張圖

超級快：保存着文件系統本身的結構信息。
i節點表：存放着文件的屬性，如大小，所有者，最後修改時間
數據區：存放着文件的內容
在查找一個文件的時候，並不是利用文件名來找，而是用文件名對應的inode（其實在linux中一個inode可以對應多個inode，）
我們可以使用ln命令來使兩個文件對應同一個inode。
我們可以看出， 1 和 2 文件的元信息中有一列變成了2.
我們把通過inode引用另外一個文件叫做硬鏈接，把通過文件名引用另一個文件叫做軟鏈接