随笔水文——打开文件后会发生什么？？？

比特大冒险

发布于 2023-04-16 17:09:27

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代码可运行

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代码可运行

前言

文件操作，这个熟悉而又陌生的词汇。在我们在图形化的电脑上，不断的双击打开很多不同的文件，且不关闭，你是否会好奇，OS它是如何打开管理这些不同的文件呢？

在不同的代码语言中，都会有文件操作的库函数来提供使用，它们的功能相仿，会不会有什么联系呢？

一、重新认识文件

文件这个在计算机里最常见的玩意，我们常用但是其概念很少被我们规范。

文件的基本构成粗略的概括可分为两部分：内容 + 属性。

内容不用解释大家都懂，属性一般包括该文件的创建、修改、类型、使用人、所在路径等一系列关于其的信息，用于记录和查看。

注：空文件当然也是有大小的，没有内容有属性

二、文件操作？

1、定义

一般来说，我们第一次接触代码的文件操作是在C语言，例如：fopen、fclose、fread、fwrite等接口即是文件操作的函数。文件操作时我们必须open打开对应文件才能访问，而打开的文件会在相应的进程进行相应的操作。这就意味着文件操作 = 打开的文件 + 相应的进程操作。

2、相关底层函数

正如前言里说的，我们发现所有语言中都有相关的文件操作的库函数，且他们的用法和作用都大同小异，那是因为它们都是由基础的系统调用接口二次封装而来。

open close read write lseek这几个即为最初的系统调用接口。

我们拿open来做简绍

int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
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，用下面的一个或者多个常量进行“或”运算，构成flags。
参数:
O_RDONLY: 只读打开
O_WRONLY: 只写打开
O_RDWR : 读，写打开
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

返回值：
成功：新打开的文件描述符
失败：-1

3、文件描述符

在open的返回值我们发现了一个有趣的名字“文件描述符”，而且根据返回值的类型我们知道了为int，为一个数。好神奇，为了了解它我们写了如下代码。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <assert.h>

#define FILE_NAME(number) "log.txt"#number 



int main()
{

    umask(0);//给创建文件的掩码

    int fd0 = open(FILE_NAME(1), O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0666);
    int fd1 = open(FILE_NAME(2), O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0666);
    int fd2 = open(FILE_NAME(3), O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0666);
    int fd3 = open(FILE_NAME(4), O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0666);
    int fd4 = open(FILE_NAME(5), O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0666);


    printf("fd: %d\n", fd0);
    printf("fd: %d\n", fd1);
    printf("fd: %d\n", fd2);
    printf("fd: %d\n", fd3);
    printf("fd: %d\n", fd4);
    
    close(fd0);
    close(fd1);
    close(fd2);
    close(fd3);
    close(fd4);
    return 0;
}

运行如下

如图中的这个文件描述符的本来面貌，我们也能猜出来应该是下表。

但是有个问题，0、1、2不在了。我们加几行代码再运行

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <assert.h>

#define FILE_NAME(number) "log.txt"#number 



int main()
{

    printf("stdin->fd: %d\n", stdin->_fileno);
    printf("stdout->fd: %d\n", stdout->_fileno);
    printf("stderr->fd: %d\n", stderr->_fileno);

    umask(0);//给创建文件的掩码

    int fd0 = open(FILE_NAME(1), O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0666);
    int fd1 = open(FILE_NAME(2), O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0666);
    int fd2 = open(FILE_NAME(3), O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0666);
    int fd3 = open(FILE_NAME(4), O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0666);
    int fd4 = open(FILE_NAME(5), O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0666);


    printf("fd: %d\n", fd0);
    printf("fd: %d\n", fd1);
    printf("fd: %d\n", fd2);
    printf("fd: %d\n", fd3);
    printf("fd: %d\n", fd4);
    
    close(fd0);
    close(fd1);
    close(fd2);
    close(fd3);
    close(fd4);
    return 0;
}

结果如下：