第一节：文件IO与文件描述符
为什么要有两套IO?
- 标准IO=连锁酒店前台，你只管说给我一间房，细节前台帮你办
- 文件IO=你自己拿钥匙开门、收拾房间，一点弯路都不走，但什么都要自己干
文件描述符(fd)是什么？
fd就是一个非负整数，是内核给你的号码牌
| fd | 名字 | 是什么 |
|---|---|---|
| 0 | stdin | 标准输入（键盘） |
| 1 | stdout | 标准输出（屏幕） |
| 2 | stderr | 标准错误（报错） |
| 这三个是shell默认给你打开的。所以open第一个新文件，拿到的fd一定是3 |
fd不只是文件
内核用以标识一个特定进程正在访问的文件，其他资源的访问标识，fd是一切资源的统一编号
为什么标准IO能移植？
因为每个操作系统都各自实现了一套C标准库。你在windows上写的fopen，背后是windows自己的实现，不是Linux的，所以移植的是源码，不是二进制
为什么文件IO不能移植？
因为open这个函数只有Linux内核才有，
🔴写open/read/write必须包含<fcntl.h>和<unistd.h>
第二节：open与它的flags
🟠函数原型
int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);mode(权限)只有在O_CREAT（创建新文件）时才用得上，如果文件已经存在、你也只是读它，权限根本没意义
返回值：
- 成功：返回fd(非负整数，第一个新文件必然是3)
- 失败：返回-1，并设置errno
**第一组flags:读写方式（三个值互斥）
| flag | 名字 | 效果 |
|---|---|---|
| O_RDONLY | 只读 | 我只能读它（不能写） |
| O_WRONLY | 只写 | 我只能写它（不能读 |
| O_RDWR | 读写 | 都可以 |
| 比如： |
int fd = open("a.txt",O_RDONLY);
int fd = open("a.txt",O_RDONLY | O_WRONLY); //错误，互斥，不能同时选O_RDONLY在Linux里面等于0
#define O_RDONLY 0 //只读
#define O_WRONLY 1 //只写
#define O_RDWR //读写因为flags参数是一个整数，内核用位运算来检查每一位
🟡flags的附加行为
| flag | 名字 | 效果 | 对应fopen模式 |
|---|---|---|---|
| O_CREAT | 创建 | 文件不存在就创建新的 | w a |
| O_EXCL | 独占 | 配合O_CREAT：文件已经存在就报错 | 无 |
| O_TRUNC | 截取 | 文件已存在，把原内容清空 | w |
| O_APPEND | 追加 | 所有写操作强制在文件末尾 | a |
第三个参数mode:只有O_CREAT才有效
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);mode是新创建文件的权限，用8进制表示：
| 八进制 | 二进制 | 含义 |
|---|---|---|
| 6 | 110 | 读写 |
| 4 | 100 | 只读 |
| 7 | 111 | 读写执行 |
对照表：fopen模式=== open flags
| fopen模式 | 对应的open写法 |
|---|---|
| r | open(path,O_RDONLY) |
| r+ | open(path,O_RDWR) |
| w | open(path,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0664) |
| w+ | open(path,O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0664) |
| a | open(path, O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0664) |
| a+ | open(path, O_RDWR | O_CREAT | O_APPEND, 0664) |
close关闭文件
int close(int fd);- 成功：返回0
- 失败：返回-1并设置errno
第三节：read与write
函数原型
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
ssize_t write(int fd, const void *buf,size_t count);三个参数，含义完全一样，只是方向不同：
| 参数 | 读 | 写 |
|---|---|---|
| fd | 从哪个fd读 | 往哪个fd写 |
| buf | 数据读到这里 | 数据从这里写出去 |
| count | 最多读多少字节 | 最多写多少字节 |
返回值
ssize_t n = read(fd,buf,sizeof(buf));| 返回值 | 含义 |
|---|---|
| >0 | 实际读写的字节数 |
| =0 | 读：读到文件末尾/写：什么都没写进去 |
| =-1 | 出错了，设置errno |
| 🔴关键：read的返回值永远不超过count | |
| read是同步调用，读完才返回，会一直读到读满1024或文件到末尾才停。最多只能给你实际有点哪些 |
read为什么是阻塞的
n = read(fd,buf,1024);如果文件里面只有500字节，这一行会立刻返回500吗？会
但是如果fd是个"管道"或者"socket"，那就不一定，read会一直等，等到有数据来才返回，这就是阻塞
所以read的行为分为两种：
| fd类型 | read的行为 |
|---|---|
| 普通文件 | 到末尾就返回，不阻塞 |
| 管道、socket、终端 | 阻塞，等有数据、有连接、有输入才返回 |
read/write的一个副作用：会移动文件的位置
read之后，光标自动往前移
lseek(fd,0,SEEK_END); //光标顶到末尾
printf("%ld\n",lseek(fd,0,SEEK_CUR)); //打印文件的大小
ssize_t n = read(fd,buf,100); //读最后100字节
printf("%ld\n",lseek(fd,0,SEEK_CUR)); //位置变了第四节：lseek---一个函数干两件事
第一章的定位方法是分两步：
fseek(fp,576,SEEK_SET); //第一步：挪位置
long pos = ftell(fp); //第二步：问位置lseek把这两件事合并成了一个原子操作：
off_t pos = lseek(fd,576,SEEK_SET); //挪完之后，直接告诉你挪到哪里大白话：fseek像你自己走过去，ftell像你问自己在哪；lseek像你跟司机说送我到22号，司机顺口告诉你到了22号
函数原型：
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);三个参数和fseek一模一样，返回值：
| 函数 | 成功返回 | 失败返回 |
|---|---|---|
| fseek | 0 | -1 |
| lseek | 新的文件位置 | -1 |
| 所以正确的写法： |
off_t pos = lseek(fd,576,SEEK_SET);
if(pos == (off_t)-1){ //必须和-1比较，而不是0，因为只有刚好定位到0字节才会返回0
perror("lseek");
exit(-1);
}
printf("定位成功\n");🔴这里为什么要写(off_t)-1,而不是直接写-1？因为严格来说off_t可能有符号有可能没有符号
三个whence
| whence | 基准点 | lseek(fd,0,X)的效果 |
|---|---|---|
| SEEK_SET | 文件开头 | 跳到开头，返回0 |
| SEEK_CUR | 当前位置 | 原地不动，返回当前位置 |
| SEEK_END | 文件末尾 | 跳到末尾，返回文件大小 |
第五节：fdopen---打通两套体系
fdopen的作用：一个补办手续的函数
问题的场景：我用open拿到了fd，但我现在想用fgets、fprintf这些好用的标准IO函数
FILE *fdopen(int fd,const *mode);- 成功：返回一个FILE *（这个背后装的就是fd)
- 失败：返回NULL并设置errno：fdopen不会复制内容，他只是给已有的fd套上一个FILE结构体
mode参数写什么？mode必须和open时用的flags兼容
为什么不能随便写：因为FILE结构体里记着我现在能读还是写，如果open时，只申请了只读权限，fdopen却告诉库函数他能写，那么真写的时候就会报错
只能单向，没有openfp
常规是把文件IO转成标准IO
因为fopen内部已经做好了一个完整的FILE结构体，里面还包着一个fd，完全可以直接访问这个fd
因为fopen虽然操作fd,但它返回的是FILE*，属于标准IO家庭，所以归stdio.h管