Linux笔记（5）| 文件IO操作(续)
上一次我们说到了文件的常规操作，打开，读，写，关闭这些，重点在于打开是以什么样的方式来打开，包括文件的权限，内容是否清空，打开不存在的文件等等情形。今天继续说一下文件IO操作。
1、多次打开同一文件
重复打开同一文件读取
(1)一个进程中两次打开同一个文件，然后分别读取，看结果会怎么样
(2)结果无非2种情况：一种是fd1和fd2分别读，第二种是接续读。经过实验验证，证明了结果是fd1和fd2分别读。
(3)分别读说明：我们使用open两次打开同一个文件时，fd1和fd2所对应的文件指针是不同的2个独立的指针。文件指针是包含在动态文件的文件管理表中的，所以可以看出linux系统的进程中不同fd对应的是不同的独立的文件管理表。
重复打开同一文件写入
(1)一个进程中2个打开同一个文件，得到fd1和fd2.然后看是分别写还是接续写？
(2)正常情况下我们有时候需要分别写，有时候又需要接续写，所以这两种本身是没有好坏之分的。关键看用户需求
(3)默认情况下应该是：分别写（实验验证过的），也就是说后面写的会把前面写的覆盖掉。
有时候我们希望接续写而不是分别写？办法就是在open时加O_APPEND标志即可。
2、文件共享的3种实现方式
第一种是同一个进程中多次使用open打开同一个文件，第二种是在不同进程中去分别使用open打开同一个文件（这时候因为两个fd在不同的进程中，所以两个fd的数字可以相同也可以不同），第三种情况是后面要学的，linux系统提供了dup和dup2两个API来让进程复制文件描述符。
我们分析文件共享时的核心关注点在于：分别写/读还是接续写/读。
3、再论文件描述符
(1)文件描述符的本质是一个数字，这个数字本质上是进程表中文件描述符表的一个表项，进程通过文件描述符作为index去索引查表得到文件表指针，再间接访问得到这个文件对应的文件表。
(2)文件描述符这个数字是open系统调用内部由操作系统自动分配的，操作系统分配这个fd时也不是随意分配，也是遵照一定的规律的
规律就是：操作系统规定，fd从0开始依次增加。fd也是有最大限制的，在linux的早期版本中（0.11）fd最大是20，所以当时一个进程最多允许打开20个文件。linux中文件描述符表是个数组（不是链表），所以这个文件描述符表其实就是一个数组，fd是index，文件表指针是value。
当我们去open时，内核会从文件描述符表中挑选一个最小的未被使用的数字给我们返回。也就是说如果之前fd已经占满了0-9，那么我们下次open得到的一定是10.（但是如果上一个fd得到的是9，下一个不一定是10，这是因为可能前面更小的一个fd已经被close释放掉了）。
fd中0、1、2已经默认被系统占用了，因此用户进程得到的最小的fd就是3了。linux内核占用了0、1、2这三个fd是有用的，当我们运行一个程序得到一个进程时，内部就默认已经打开了3个文件，这三个文件对应的fd就是0、1、2。这三个文件分别叫stdin、stdout、stderr。也就是标准输入、标准输出、标准错误。
标准输入一般对应的是键盘（可以理解为：0这个fd对应的是键盘的设备文件），标准输出一般是LCD显示器（可以理解为：1对应LCD的设备文件），printf函数其实就是默认输出到标准输出stdout上了。stdio中还有一个函数叫fpirntf，这个函数就可以指定输出到哪个文件描述符中。
4、文件描述符的复制
使用dup和dup2进行文件描述符复制
int dup(int oldfd);
int dup2(int oldfd, int newfd);dup系统调用对fd进行复制，会返回一个新的文件描述符（譬如原来的fd是3，返回的就是4），dup系统调用有一个特点，就是自己不能指定复制后得到的fd的数字是多少，而是由操作系统内部自动分配的，分配的原则遵守fd分配的原则。
dup并不能指定分配的新的文件描述符的数字，dup2系统调用修复了这个缺陷，所以平时项目中实际使用时根据具体情况来决定用dup还是dup2.dup2复制的文件描述符，和原来的文件描述符虽然数字不一样，但是这两个指向同一个打开的文件，交叉写入的时候，结果是接续写（实验证明的）。
5、fcntl函数介绍
int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );fcntl的常用cmd
F_DUPFD这个cmd的作用是复制文件描述符（作用类似于dup和dup2），这个命令的功能是从可用的fd数字列表中找一个比arg（用户指定的fd）大或者和arg一样大的数字作为oldfd的一个复制的fd，和dup2有点像但是不同。dup2返回的就是我们指定的那个newfd否则就会出错，但是F_DUPFD命令返回的是>=arg的最小的那一个数字。
还有一些其他的cmd可以看手册，这里不多说了。
6、标准IO库介绍
标准IO和文件IO有什么区别
(1)看起来使用时都是函数，但是：标准IO是C库函数，而文件IO是linux系统的API
(2)C语言库函数是由API封装而来的。库函数内部也是通过调用API来完成操作的，但是库函数因为多了一层封装，所以比API要更加好用一些。
(3)库函数比API还有一个优势就是：API在不同的操作系统之间是不能通用的，但是C库函数在不同操作系统中几乎是一样的。所以C库函数具有可移植性而API不具有可移植性。
(4)性能上和易用性上看，C库函数一般要好一些。譬如IO，文件IO是不带缓存的，而标准IO是带缓存的，因此标准IO比文件IO性能要更高。
主要参考：朱老师物联网大讲堂