Linux的学习之路:15、文件(2)

摘要

这里就说一下文件描述符和重定向以及缓冲区

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摘要

一、文件描述符

[1、0 、1、2](#1、0 、1、2)

2、分配规则

二、重定向

三、缓冲区

四、代码


一、文件描述符

1、0 、1、2

文件描述符(File Descriptor,简称 fd)是计算机科学中的一个术语,尤其是在 Unix、Linux 及其类似操作系统中。它是一个用于表述指向文件的引用的抽象化概念。

文件描述符是一个非负整数(通常是小整数),用于内核中唯一标识一个打开的文件、设备、套接字或其他 I/O 资源。当程序打开一个文件(或任何其他 I/O 资源)时,内核向进程返回一个文件描述符。文件描述符用于在后续系统调用中识别该文件或其他 I/O 资源。

Linux进程默认情况下会有3个缺省打开的文件描述符,分别是标准输入0, 标准输出1, 标准错误2,0、1、2对应的物理设备一般是:键盘,显示器,显示器,昂感觉说的好抽象,下面将用代码来演示一下 ,如下方代码就是利用0进行输入一个字符串然后进行输出到显示器上,上面就是利用0,1,2进行使用了。

现在知道,文件描述符就是从0开始的小整数。当我们打开文件时,操作系统在内存中要创建相应的数据结构来描述目标文件。于是就有了file结构体。表示一个已经打开的文件对象。而进程执行open系统调用,所以必须让进程和文件关联起来。每个进程都有一个指针*files, 指向一张表files_struct,该表最重要的部分就是包涵一个指针数组,每个元素都是一个指向打开文件的指针!所以,本质上,文件描述符就是该数组的下标。所以,只要拿着文件描述符,就可以找到对应的文件

#include <stdio.h>
    2 #include <sys/types.h>
    3 #include <sys/stat.h>
    4 #include <fcntl.h>
    5 #include <string.h>
    6 
    7 int main()
    8 {
    9     char buf[1024];
   10     ssize_t s=read(0,buf,sizeof(buf));
   11     if(s>0)
   12     {
   13         buf[s]=0;                                                                                                                                                                                                                    
   14         write(1,buf,strlen(buf));
   15         write(2,buf,strlen(buf));
   16     }
   17     return 0;
   18 }
   19 

2、分配规则

这里直接利用代码进行演示,首先是第一段,fd输出是3。

int main()
    8 {
    9     int fd = open("myfile", O_RDONLY);
   10     if(fd < 0)
   11     {
   12         perror("open");
   13         return 1;
   14     }                                                                                                                                                                                                       
   15     printf("fd: %d\n", fd);
   16     close(fd);
   17     return 0;
   18 }
   19 

在看下面这段代码,输出了0和2,就可以得出文件描述符的分配规则:在files_struct数组当中,找到当前没有被使用的最小的一个下标,作为新的文件描述符,这样,每次当程序打开一个现有文件或创建一个新文件时,内核都会向进程返回一个这样的文件描述符。

文件描述符在形式上是一个非负整数,它实际上是一个索引值,指向内核为每一个进程所维护的该进程打开文件的记录表。这个文件描述符就是内核为了高效管理已被打开的文件所创建的索引,用来指向被打开的文件。在程序设计中,一些涉及底层的程序编写往往会围绕着文件描述符展开。所有执行I/O操作的系统调用都会通过文件描述符进行。

 int main()
    8 {
    9     //close(0);
    10     close(2);                                                                                                                                                                                               
   11     int fd = open("myfile", O_RDONLY);          
   12     if(fd < 0)                                  
   13     {                                           
   14         perror("open");                         
   15         return 1;                               
   16     }                                           
   17     printf("fd: %d\n", fd);                     
   18     close(fd);                                  
   19     return 0;                                   
   20 }                                               
   21       

所以由此可得就可以看出文件描述符就是一个小整数。

二、重定向

如果关闭1呢,那么输出的可以放在哪?所以看一下下方代码,此时,我们发现,本来应该输出到显示器上的内容,输出到了文件 myfile 当中,其中,fd=1。这种现象叫做输出重定向。常见的重定向有:>,>>,<

int main()
   24 {
   25     close(1);
   26     int fd = open("myfile", O_WRONLY|O_CREAT, 00644);
   27     if(fd < 0)
   28     {    
   29         perror("open");                                                              
   30         return 1;                                 
   31     }                                 
   32     printf("fd: %d\n", fd);
   33     fflush(stdout);                         
   34     close(fd);                     
   35     exit(0);         
   36 }            

三、缓冲区

一般而言,缓冲行的设备文件--显示器,全缓冲的设备文件--磁盘文件,所有的设备永远都是倾向于全缓冲,如果缓冲区满了,才进行刷新,和设备IO的时候,数据量的大小不是主要矛盾,你和外设预备IO的过程是最消耗世间的。

所以想要提高效率,只有更少次的IO操作,也就是更少此的外设的访问,这样才能提高效率,也就之前说过的冯诺依曼。

如果向显示器打印,刷新策略是行刷新,那么最后执行fork的时候,一定是函数执行完了并且数据已经被刷新了。

如果需要应对的程序进行了重定向,也就是向磁盘文件打印,隐形的刷新策略变成了全缓冲,\n就没有意义了,fork的时候一定要函数执行完了,但是数据还没刷新

四、代码

1 #include <stdio.h>
    2 #include <sys/types.h>
    3 #include <sys/stat.h>
    4 #include <fcntl.h>
    5 #include <string.h>
    6 
    7 //int main()
    8 //{
    9 //    //close(0);
   10 //    close(2);
   11 //    int fd = open("myfile", O_RDONLY);
   12 //    if(fd < 0)
   13 //    {
   14 //        perror("open");
   15 //        return 1;
   16 //    }
   17 //    printf("fd: %d\n", fd);
   18 //    close(fd);
   19 //    return 0;
   20 //}
   21 //
   22 
   23 int main()
   24 {
25     close(1);
   26     int fd = open("myfile", O_WRONLY|O_CREAT, 00644);
   27     if(fd < 0)
   28     {
   29         perror("open");
   30         return 1;
   31     }
   32     printf("fd: %d\n", fd);
   33     fflush(stdout);
 34     close(fd);
35     exit(0);
   36 }


 //int main()
   76 //{
   77 //    char buf[1024];
   78 //    ssize_t s=read(0,buf,sizeof(buf));
   79 //    if(s>0)
   80 //    {
   81 //        buf[s]=0;
   82 //        write(1,buf,strlen(buf));
   83 //        write(2,buf,strlen(buf));
   84 //    }
   85 //    return 0;
   86 //}
   87 //
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