【Linux】认识文件（一）：文件标识符
本人摸了快四个月的鱼，最近终于开始重新学习了，最近学习了文件的部分内容。
一.什么是文件？
1.文件的本质
用了计算机这么多年，文件应该算是再熟悉不过了
通俗的讲文件就是就是用来存储的
那文件是由什么组成的？
文件=文件内容+文件属性
由这个组成其实我们就能知道文件的本质其实就是数据
内容和属性本质都是用数据存储的。
2.文件的分类
这里我们可以将文件分成两类：打开的文件 和 未打开的文件
可能有人好奇，为什么这个也能成为分类的依据
这里用两个问题来解决大家的疑惑：
1.文件是谁进行打开的？
2.没打开的文件存储在哪里？
第一个问题：
大伙可能会回答文件是由系统打开的
确实没错，但是范围太广了
就好像问：学生是谁教的，回答是学校
范围太广了，准确来说是老师教的。
所以文件由系统打开，这个答案过于广，准确来说其实是进程来打开的。
那么进程是在哪里进行运行的？
答案是内存
第二个问题：
很简单，答案就是存储器中，就当它是在硬盘中吧。
所以说靠打开的文件和未打开的文件进行分类
其实就是分成了内存中的文件和硬盘中的文件
针对两个类型的文件 ，这里也能探究不同的问题
1.打开的文件->进程 ：研究进程和文件的关系
2.没打开的文件->磁盘：如何将文件放置好，如何快速进行增删查改，所以本质考虑的是存储
这次主要探究的是：对进程中的文件的操作和管理
二.访问文件操作
这次也不是重点讲文件操作的
所以不会讲的太过于细致 这里就带大家使用几个接口，让大伙见见猪跑就行了。
1.C语言中的访问文件接口
i.fopen
如果想在C语言中进行文件操作
通常的第一步是使用fopen函数打开对应文件
fopen函数用于：
在指定的文件路径上打开文件，并返回一个指向FILE结构的指针
这里要注意：FILE 是C语言中自己封装的结构体，和系统无关
以便后续对文件进行读取或写入操作。
第一个参数 filename就是文件名
第二个参数则是文件的打开方式
文件打开的方式不同，代表的是给进程的文件的操作方式不同 ：
"r"：以只读方式打开文件。
"w"：以写入方式打开文件。如果文件不存在，则创建新文件。如果文件已存在，则截断文件内容为零。
"a"：以追加方式打开文件。如果文件不存在，则创建新文件。如果文件已存在，则将写入的数据追加到文件末尾。
ii.fclose
fclose其实就是和fopen对应的
fclose会将打开的文件进行关闭
关闭的过程：
1.将缓冲区中没有给的数据传给文件
【这里的缓冲区在之后的博客的中会详细讲解】
2.释放文件相关的资源：关闭文件后，fclose函数会释放与文件相关的内存和其他资源。
3.最后返回整数，回报用户是否关闭成功。
iii.fwrite
- ptr：指向要写入的数据块的指针。
- size：每个数据项的大小（以字节为单位）。
- count：要写入的数据项的数量。
- stream：指向要写入的文件的指针。
使用 ：
运行前：
运行后：
这里我们就能看到，运行代码后
创建了原本不存在的test.log
并且输入了对应的文字
注意小点：
fwrite时，strlen不需要+1
因为字符串以\0结尾时C语言的规定,不是文件中的文本规定
所以写入时，不需要将\0进行写入
2.系统访问文件接口
文件在磁盘上，磁盘时外部设备，访问磁盘文件其实就是访问硬件
我们要把这个给理解了
所以按照我们以前的知识（以前博客写的）
因为系统不相信普通用户
用户在调用硬件的时候，必须经过操作系统来调用硬件
所以几乎所有的库，只要是访问硬件设备，都要对调用函数进行封装
所以fprintf，fwrite，fclose 都是经过系统接口的封装得来的C接口
所以不管其他语言的文件操作有多么不同，封装的系统接口都是一样的，万变不离其宗
这里我们就挑几个系统访问硬件的接口来见见猪跑
i.open
注意：
在谈各个参数之前首先注意一下它的返回值：
相比于fopen返回的FILE
这里返回的是一个整数
其实这个整数就是文件标识符【FD】
这个在下面会详细解释，现在只要知道这个整数是文件标识符就行。
参数列表：
- path：要打开或创建的文件路径。
- flags：表示文件打开的标志和选项，可以使用多个标志进行位运算组合
- 常见的标志有：
O_RDONLY：只读方式打开文件。
O_WRONLY：只写方式打开文件。
O_RDWR：读写方式打开文件。
O_CREAT：如果文件不存在，则创建文件。
O_TRUNC：如果文件存在，将其截断为空文件。
O_APPEND：在文件末尾追加数据。
等等，还有其他可用的标志，请参考相关文档以获取更多信息。 - mode：新创建文件的权限，仅在使用 O_CREAT 标志时有效。它指定了文件的访问权限，通常使用八进制表示，例如 0644【文件执行权限】。
ii.close
同样是和open进行对应的
其中，fd 是要关闭的文件描述符。
返回一个整数值来表示操作的结果。如果成功关闭文件，返回值为 0；
如果发生错误，返回值为 -1
iii.write
其中，各个参数的含义如下：
- fd：要写入的文件描述符。
- buf：指向要写入数据的缓冲区的指针。
- count：要写入的字节数。
ssize_t是返回的一个非负数值，表示实际写入的字节数。
如果返回的值与 count 不同，表示写入过程中可能发生了错误
如果发生错误，可以使用 perror 函数输出错误信息。
使用：
在这里插入图片描述
结果：
三.文件管理
接下来就是这个博客的核心了。
那么打开的文件在系统中是如何被管理的呢?
我们知道
打开文件会被加载到内存中
操作系统内部一定存在大量被打开的文件
所以系统需要对所有打开的文件进行管理
同时：
不光是这个管理
我们要知道，一个进程能打开多个文件
单个进程打开的文件也要进行管理
这边我们就分开来讨论
1.对所有打开文件的管理
首先是对系统打开的所有文件进行管理
这个和以前分析管理进程的结构的步骤一样。
对文件先描述在组织
大致其实就这样的链表结构
将对文件的管理转换到对链接的管理
2.进程对自己打开的文件的管理
接下来是对单个进程打开的文件进行管理
文件标识符【FD】
现在应该知道文件标识符是什么了吧。
文件标识符其实就是这个管理进程打开的文件的数组的下标
所以open返回的整数其实就是这个下标而已。
并没有想象中的那么高大上，单纯只是个数组下标而已