C文件接口
C文件接口
C文件接口都是封裝了系統(tǒng)的文件接口，學(xué)習(xí)系統(tǒng)的文件接口有利于更熟悉文件的操作。
系統(tǒng)文件I/O
open函數(shù)
頭文件
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
函數(shù)描述
int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
參數(shù)
pathname: 要打開或創(chuàng)建的目標(biāo)文件
flags: 打開文件時(shí)，可以傳入多個(gè)參數(shù)選項(xiàng)，用下面的一個(gè)或者多個(gè)常量進(jìn)行“或”運(yùn)算，構(gòu)成flags。
參數(shù):
O_RDONLY: 只讀打開
O_WRONLY: 只寫打開
O_RDWR : 讀，寫打開
這三個(gè)常量，必須指定一個(gè)且只能指定一個(gè)
O_CREAT : 若文件不存在，則創(chuàng)建它。需要使用mode選項(xiàng)，來指明新文件的訪問權(quán)限
O_APPEND: 追加寫
返回值：
成功：新打開的文件描述符
失?。?1
open函數(shù)具體使用哪個(gè)，和具體應(yīng)用場景相關(guān)，如目標(biāo)文件不存在，則第三個(gè)參數(shù)表示創(chuàng)建文件的默認(rèn)權(quán)限，否則只使用前兩個(gè)參數(shù)。
打開文件的本質(zhì)就是將需要的文件屬性加載到內(nèi)存中，OS內(nèi)部一定會(huì)存在大量被打開的文件，那么操作系統(tǒng)如何管理被打開的文件？先描述，再組織。
先描述，構(gòu)建在內(nèi)存中的文件結(jié)構(gòu)體struct file(文件屬性，struct file*)，每一個(gè)被打開的文件，都要在OS內(nèi)構(gòu)建對(duì)應(yīng)的文件對(duì)象的struct結(jié)構(gòu)體，再組織，即將所有的struct file結(jié)構(gòu)體使用某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如鏈表去鏈接起來。
在OS內(nèi)部，對(duì)被打開的文件進(jìn)行管理，就被轉(zhuǎn)換為了對(duì)鏈表的增刪查改。
結(jié)論：文件被打開，OS要為被打開的文件，構(gòu)建對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
struct file
{
//各自屬性
//各種鏈接關(guān)系
};
文件可以分為兩大類：磁盤文件，被打開的文件（內(nèi)存文件）。
文件被打開，是誰在打開呢？OS，但是是誰讓打開的？用戶（進(jìn)程為代表的），我們之前的所有文件操作，都是進(jìn)程和被打開文件的關(guān)系，即struct task_struct 和 struct file的關(guān)系。
open函數(shù)的使用例子
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <cerrno>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
#define LOG "log.txt"
int main()
{
int fd = open(LOG,O_WRONLY);//打開文件，表示只進(jìn)行寫入，如果沒有該文件，會(huì)打開失敗
if(fd == -1)
{
printf("errno : %d , error : %s\n",errno,strerror(errno));
exit(-1);
}
close(fd);
return 0;
}
沒有l(wèi)og.txt文件，打開失敗。
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <cerrno>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
#define LOG "log.txt"
int main()
{
int fd = open(LOG,O_WRONLY | O_CREAT);//打開文件，表示只進(jìn)行寫入，加入標(biāo)準(zhǔn)O_CREAT表示沒有該文件就進(jìn)行創(chuàng)建
if(fd == -1)
{
printf("errno : %d , error : %s\n",errno,strerror(errno));
exit(-1);
}
close(fd);
return 0;
}
雖然open函數(shù)創(chuàng)建了log.txt文件，但是ls顯示的時(shí)候，該文件卻標(biāo)紅，這是為什么呢？這是在創(chuàng)建的時(shí)候，沒有設(shè)置權(quán)限，導(dǎo)致權(quán)限出現(xiàn)了亂碼。
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <cerrno>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
#define LOG "log.txt"
int main()
{
int fd = open(LOG,O_WRONLY | O_CREAT,0666);//打開文件，表示只進(jìn)行寫入，加入標(biāo)準(zhǔn)O_CREAT表示沒有該文件就進(jìn)行創(chuàng)建
if(fd == -1) //加入權(quán)限0666
{
printf("errno : %d , error : %s\n",errno,strerror(errno));
exit(-1);
}
close(fd);
return 0;
}
此時(shí)，創(chuàng)建成功，權(quán)限也不會(huì)出現(xiàn)亂碼，但是權(quán)限卻是664，而不是666，這又是受到權(quán)限掩碼的影響。
詳細(xì)看文章的文件權(quán)限
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <cerrno>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
#define LOG "log.txt"
int main()
{
umask(0);//這里將權(quán)限掩碼設(shè)置為0即可
int fd = open(LOG,O_WRONLY | O_CREAT,0666);//打開文件，表示只進(jìn)行寫入，加入標(biāo)準(zhǔn)O_CREAT表示沒有該文件就進(jìn)行創(chuàng)建
if(fd == -1) //加入權(quán)限0666
{
printf("errno : %d , error : %s\n",errno,strerror(errno));
exit(-1);
}
close(fd);
return 0;
}
這里的權(quán)限就是666了。
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <cerrno>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
#define LOG "log.txt"
int main()
{
umask(0);//這里將權(quán)限掩碼設(shè)置為0即可
int fd = open(LOG,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);//打開文件，表示只進(jìn)行寫入，加入標(biāo)準(zhǔn)O_CREAT表示沒有該文件就進(jìn)行創(chuàng)建
if(fd == -1) //加入權(quán)限0666,加入O_TRUNC表示打開文件時(shí)會(huì)對(duì)文件進(jìn)行清空
{
printf("errno : %d , error : %s\n",errno,strerror(errno));
exit(-1);
}
close(fd);
return 0;
}
O_TRUNC表示每次打卡文件都會(huì)進(jìn)行清空，它會(huì)O_APPEND即追加不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，因?yàn)閮烧呦噙`。
open函數(shù)的flag標(biāo)志
open函數(shù)的flag標(biāo)志本質(zhì)是一個(gè)位圖結(jié)構(gòu)，比如一個(gè)int就可以同時(shí)傳遞32個(gè)標(biāo)記位，操作系統(tǒng)會(huì)去遍歷這個(gè)位圖，查看哪個(gè)位置是1，再進(jìn)行相應(yīng)的操作。比如是否清空，就表示位圖某個(gè)位置是否置1。
系統(tǒng)調(diào)用和庫函數(shù)
fopen fclose fread fwrite 都是C標(biāo)準(zhǔn)庫當(dāng)中的函數(shù)，我們稱之為庫函數(shù)（libc），而 open close read write lseek 都屬于系統(tǒng)提供的接口，稱之為系統(tǒng)調(diào)用口。
所以，可以認(rèn)為，f#系列的函數(shù)，都是對(duì)系統(tǒng)調(diào)用的封裝，方便二次開發(fā)。
這些函數(shù)直接man指令查詢即可，與C庫文件操作大同小異。
文件描述符
通過對(duì)open函數(shù)的學(xué)習(xí)，我們知道了文件描述符就是一個(gè)小整數(shù)
0 & 1 & 2
Linux進(jìn)程默認(rèn)情況下會(huì)有3個(gè)缺省打開的文件描述符，分別是標(biāo)準(zhǔn)輸入0， 標(biāo)準(zhǔn)輸出1， 標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤2。0,1,2對(duì)應(yīng)的物理設(shè)備一般是：鍵盤，顯示器，顯示器。
任何一個(gè)進(jìn)程，在啟動(dòng)的時(shí)候，默認(rèn)會(huì)打開當(dāng)前進(jìn)程的三個(gè)文件。
C語言中：
extern FILE* stdin
extern FILE* stdout
extern FILE* stderr
我們打開一個(gè)文件，可以發(fā)現(xiàn)文件描述符是從3開始的。
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <cerrno>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
#define LOG "log.txt"
int main()
{
umask(0);//這里將權(quán)限掩碼設(shè)置為
int fd = open(LOG,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
if(fd == -1)
{
printf("errno : %d , error : %s\n",errno,strerror(errno));
exit(-1);
}
printf("文件描述符:%d\n",fd);
close(fd);
return 0;
}
為什么文件描述符從3開始呢，0、1、2代表著什么，三個(gè)默認(rèn)打開的文件流。
Linux下一切皆文件，所以向顯示器打印，本質(zhì)是向文件寫入。
#include <cstdio>
#include <iostream>
int main()
{
printf("hello printf->stdout\n");
fprintf(stdout,"hello fprintf->stdout\n");
fprintf(stderr,"hello fprintf->stderr\n");
//c++
std::cout << "hello cout->cout" << std::endl;
std::cerr << "hello cerr->cerr" << std::endl;
return 0;
}
標(biāo)準(zhǔn)輸入和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤都會(huì)向顯示器打印，但是其實(shí)是不一樣的。
標(biāo)準(zhǔn)輸出會(huì)受到重定向的影響，標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤不會(huì)受到重定向的影響。
進(jìn)程如何管理打開的文件？
文件描述符就是從0開始的小整數(shù)。當(dāng)我們打開文件時(shí)，操作系統(tǒng)在內(nèi)存中要?jiǎng)?chuàng)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來描述目標(biāo)文件。于是就有了file結(jié)構(gòu)體。表示一個(gè)已經(jīng)打開的文件對(duì)象。而進(jìn)程執(zhí)行open系統(tǒng)調(diào)用，所以必須讓進(jìn)程和文件關(guān)聯(lián)起來。每個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)指針*files, 指向一張表files_struct,該表最重要的部分就是包涵一個(gè)指針數(shù)組，每個(gè)元素都是一個(gè)指向打開文件的指針！所以，本質(zhì)上，文件描述符就是該數(shù)組的下標(biāo)。所以，只要拿著文件描述符，就可以找到對(duì)應(yīng)的文件。
如何理解Linux下一切皆文件？
我們使用OS的本質(zhì)：都是通過進(jìn)程的方式進(jìn)行OS的訪問的。
在所有的外設(shè)上鋪上一層軟件層，即寫函數(shù)和讀函數(shù)，根據(jù)需要來設(shè)計(jì)這些函數(shù)，在上層，用struct file來管理這些函數(shù)，所以在Linux看來，一切皆文件。
FILE和fd的關(guān)系
FILE是什么？結(jié)構(gòu)體。
誰提供的？C語言提供的。
和我們剛才提供的內(nèi)核struct file有關(guān)系？——沒有任何關(guān)系，上下層關(guān)系。
文件描述符的分配規(guī)則
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <cerrno>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
#define LOG "log.txt"
int main()
{
umask(0);//這里將權(quán)限掩碼設(shè)置為
int fd1 = open(LOG,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
int fd2 = open(LOG,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
int fd3 = open(LOG,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
int fd4 = open(LOG,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
int fd5 = open(LOG,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
int fd6 = open(LOG,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
printf("%d\n",fd1);
printf("%d\n",fd2);
printf("%d\n",fd3);
printf("%d\n",fd4);
printf("%d\n",fd5);
printf("%d\n",fd6);
return 0;
}
因?yàn)?、1、2是默認(rèn)打開的三個(gè)文件流，所以是文件描述符是從3開始打開的。
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <cerrno>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
#define LOG "log.txt"
int main()
{
umask(0);//這里將權(quán)限掩碼設(shè)置為
close(0);//關(guān)閉0號(hào)文件描述符
int fd1 = open(LOG,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
int fd2 = open(LOG,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
int fd3 = open(LOG,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
int fd4 = open(LOG,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
int fd5 = open(LOG,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
int fd6 = open(LOG,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
printf("%d\n",fd1);
printf("%d\n",fd2);
printf("%d\n",fd3);
printf("%d\n",fd4);
printf("%d\n",fd5);
printf("%d\n",fd6);
return 0;
}
關(guān)閉0號(hào)文件描述符，程序運(yùn)行的結(jié)果：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <cerrno>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
#define LOG "log.txt"
int main()
{
umask(0);//這里將權(quán)限掩碼設(shè)置為
close(0);//關(guān)閉0號(hào)文件描述符
close(2);//關(guān)閉2號(hào)文件描述符
int fd1 = open(LOG,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
int fd2 = open(LOG,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
int fd3 = open(LOG,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
int fd4 = open(LOG,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
int fd5 = open(LOG,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
int fd6 = open(LOG,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
printf("%d\n",fd1);
printf("%d\n",fd2);
printf("%d\n",fd3);
printf("%d\n",fd4);
printf("%d\n",fd5);
printf("%d\n",fd6);
return 0;
}
關(guān)閉0號(hào)文件描述符和2號(hào)描述符，程序運(yùn)行的結(jié)果：
進(jìn)程中，文件描述符的分配規(guī)則：在文件描述符表中，最小的沒有被使用的數(shù)組元素，分配給新文件。
重定向
重定向的本質(zhì)
輸出重定向
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <cerrno>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
#define LOG "log.txt"
int main()
{
umask(0);//這里將權(quán)限掩碼設(shè)置為
close(1);//關(guān)閉1號(hào)文件描述符
int fd = open(LOG,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
printf("you can see me!\n");
printf("you can see me!\n");
printf("you can see me!\n");
printf("you can see me!\n");
printf("you can see me!\n");
printf("you can see me!\n");
printf("you can see me!\n");
printf("you can see me!\n");
printf("you can see me!\n");
printf("you can see me!\n");
return 0;
}
程序運(yùn)行之后并沒有結(jié)果，但是打印log.txt文件內(nèi)容的時(shí)候，卻發(fā)現(xiàn)了程序運(yùn)行的結(jié)果。
這其實(shí)已經(jīng)發(fā)生重定向。
程序首先關(guān)閉了1號(hào)文件，再打開log.txt，根據(jù)文件描述符的分配規(guī)則，log.txt將被分配到1號(hào)文件描述符。
printf往文件描述符為1(即標(biāo)準(zhǔn)輸出)進(jìn)行打印，但是底層文件描述符為1的指向從標(biāo)準(zhǔn)輸出被替換為log.txt，所以出現(xiàn)了不往顯示器打印，而是往log.txt文件輸出。(重定向的本質(zhì))
重定向的原理：在上層無法感知的情況下，在OS內(nèi)部，更改進(jìn)程對(duì)應(yīng)的文件描述符表中的下標(biāo)的指向。
輸入重定向
將log.txt文件改為123 456
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <cerrno>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
#define LOG "log.txt"
int main()
{
umask(0);//這里將權(quán)限掩碼設(shè)置為
close(0);//關(guān)閉0號(hào)文件描述符
int fd = open(LOG,O_RDONLY,0666);//注意改為只讀
int a,b;
scanf("%d %d",&a,&b);
printf("a=%d,b=%d\n",a,b);
return 0;
}
原理一樣，關(guān)閉0號(hào)文件描述符，打開log.txt文件，那么0號(hào)文件描述符就指向log.txt文件，即從log.txt獲取結(jié)果輸入到變量a和變量b中。
圖形跟上一張圖差不多。只不過是標(biāo)準(zhǔn)輸入指向的新文件。
追加重定向
讓標(biāo)準(zhǔn)輸出和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤分開輸出到不同文件，方便排查錯(cuò)誤。
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <cerrno>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
#define LOG_NORWAL "logNormal.txt"
#define LOG_ERROR "logERROR.txt"
int main()
{
umask(0);//這里將權(quán)限掩碼設(shè)置為
close(1);//關(guān)閉0號(hào)文件描述符
open(LOG_NORWAL,O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND,0666);//注意改為追加
close(2);
open(LOG_ERROR,O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND,0666);//注意改為追加
printf("printf->stdout\n");//正確結(jié)果
fprintf(stdout,"fprintf->stdout\n");//正確結(jié)果
fprintf(stderr,"fprintf->stderr\n");//錯(cuò)誤
return 0;
}
重定向也可以通過指令來實(shí)現(xiàn)，常見的重定向有:>, >>, <。
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <cerrno>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
int main()
{
printf("printf->stdout\n");//正確結(jié)果
fprintf(stdout,"fprintf->stdout\n");//正確結(jié)果
fprintf(stderr,"fprintf->stderr\n");//錯(cuò)誤
return 0;
}
stdout、cout都是向1號(hào)文件描述符對(duì)應(yīng)的文件打印。
stderr、cerr都是向2號(hào)文件描述符對(duì)應(yīng)的文件打印。
dup2函數(shù)
dup、dup2、dup3函數(shù)都是改變文件描述符的指向。
dup2(3,1);//將文件描述符1指向改為與文件描述符3指向相同，關(guān)閉文件描述符3的指向。
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <cerrno>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
#define LOG "log.txt"
int main()
{
umask(0);
int fd = open(LOG,O_CREAT | O_WRONLY | O_APPEND,0666);
if(fd < 0)
{
perror("open");
exit(1);
}
dup2(fd,1);//將文件描述符1的指向改成與fd指向相同，關(guān)閉文件描述符fd的指向，間接完成了輸出重定向
printf("hello world\n");
close(fd);
return 0;
}
FILE
我們先看一個(gè)程序。
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#define LOG "log.txt"
int main()
{
fprintf(stdout,"hello fprintf\n");
const char* msg = "hello write\n";
write(1,msg,strlen(msg));
fork();
return 0;
}
正常運(yùn)行下：
輸出重定向下：
輸出重定向下，fprintf居然多打印了一次。這是為什么呢？
C語言會(huì)結(jié)合一定刷新策略，將我們?cè)贑庫緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)寫到files_struct[fd]指向的緩沖區(qū)，再由OS結(jié)合一定的刷新策略，將files_struct[fd]指向的緩沖區(qū)寫到磁盤上。
C語言的刷新策略：
1.無緩沖
2.行緩沖(遇到\n就刷新)
3.全緩沖(緩沖區(qū)滿了就刷新)
1.顯示器采用的刷新策略：行緩沖。
2.普通文件采用的刷新策略：全緩沖。
3.緩沖區(qū)在哪里，在你進(jìn)行fopen打開文件的時(shí)候，你會(huì)得到FILE結(jié)構(gòu)體，緩沖區(qū)就在這個(gè)FILE結(jié)構(gòu)體中。
4.為什么要有緩沖區(qū)，節(jié)省調(diào)用者的時(shí)間（調(diào)用刷新函數(shù)是系統(tǒng)調(diào)用）（系統(tǒng)調(diào)用也要花費(fèi)時(shí)間）（減少頻繁調(diào)用，采用一次性刷新大量數(shù)據(jù)）。
解釋現(xiàn)象
一開始只是運(yùn)行程序，未重定向，結(jié)果為hello fprintf和hello write。
原因：fprintf是輸入到顯示器，顯示器是行刷新，所以當(dāng)把hello fprintf輸入到C庫中的緩沖區(qū)中，因?yàn)橛小痋n’，所以會(huì)直接刷新到操作系統(tǒng)的緩沖區(qū)中，而write是系統(tǒng)調(diào)用，會(huì)直接刷新到操作系統(tǒng)的緩沖區(qū)中，綜上，當(dāng)fork的時(shí)候，C庫的輸出緩沖區(qū)已經(jīng)沒有內(nèi)容了。
當(dāng)輸出重定向到普通文件時(shí)，普通文件是全刷新，而一行的hello fprintf\n并不會(huì)使C庫的輸出緩沖區(qū)滿了，所以hello fprintf\n不會(huì)被刷新到操作系統(tǒng)的緩沖區(qū)中，而write是系統(tǒng)調(diào)用，會(huì)直接刷新到系統(tǒng)的緩沖區(qū)中，所以，fork的時(shí)候，C庫的緩沖區(qū)還要內(nèi)容hello fprintf\n，當(dāng)fork的時(shí)候，C庫的緩沖區(qū)還有內(nèi)容hello fprintf\n，那么父子進(jìn)程誰先進(jìn)行刷新C庫的緩沖區(qū)，誰先發(fā)生寫實(shí)拷貝，那么父子進(jìn)程各刷新一次，就會(huì)輸出兩次hello fprintf\n。
綜上： printf fwrite 庫函數(shù)會(huì)自帶緩沖區(qū)，而 write 系統(tǒng)調(diào)用沒有帶緩沖區(qū)。另外，我們這里所說的緩沖區(qū)，都是用戶級(jí)緩沖區(qū)。其實(shí)為了提升整機(jī)性能，OS也會(huì)提供相關(guān)內(nèi)核級(jí)緩沖區(qū)，不過不再我們討論范圍之內(nèi)。那這個(gè)緩沖區(qū)誰提供呢？ printf fwrite 是庫函數(shù)， write 是系統(tǒng)調(diào)用，庫函數(shù)在系統(tǒng)調(diào)用的“上層”， 是對(duì)系統(tǒng)調(diào)用的“封裝”，但是 write 沒有緩沖區(qū)，而 printf fwrite 有，足以說明，該緩沖區(qū)是二次加上的，又因?yàn)槭荂，所以由C標(biāo)準(zhǔn)庫提供。
前面已經(jīng)說過，由OS結(jié)合一定的刷新策略，將files_struct[fd]指向的緩沖區(qū)寫到磁盤上，那么，我們?cè)趺磸?qiáng)制刷新內(nèi)核緩沖區(qū)呢？使用fsync函數(shù)，就可以強(qiáng)制內(nèi)核緩沖區(qū)刷新數(shù)據(jù)到磁盤上。
int fsync(int fd);
理解文件系統(tǒng)
如果文件沒有被打開呢？那么文件會(huì)在哪里？一定不在內(nèi)存中，只能在磁盤等外設(shè)中靜靜的存儲(chǔ)著。
磁盤文件，如何沒有被打開，如何理解這些文件呢？需要解決什么問題？
需要解決合理存儲(chǔ)的問題，快速定位，快速讀取和寫入等問題。
了解磁盤的物理結(jié)構(gòu)
磁盤分為機(jī)械磁盤和SSD固態(tài)磁盤。
磁盤是計(jì)算機(jī)唯一的一個(gè)機(jī)械設(shè)備，同時(shí)它還是外設(shè)。外設(shè)和機(jī)械設(shè)備決定了它非常慢（相對(duì)CPU和內(nèi)存來說）。
盤片：一片兩面，有一摞盤片，可以讀寫。
向磁盤寫入：盤片的某一些位置N->S
刪除磁盤數(shù)據(jù)：磁盤的某一些位置S->N
磁頭：一個(gè)面一個(gè)磁頭，一個(gè)磁頭負(fù)責(zé)一面的讀取
磁頭：共進(jìn)退的。
磁頭和盤面是沒有挨著的，距離依舊很近。
對(duì)數(shù)據(jù)的寫入和讀取分別是更改某個(gè)位置的S、N或者讀取某個(gè)位置的S、N。
磁盤中存儲(chǔ)的基本元素：扇區(qū)，512字節(jié)或者4kb字節(jié)，一般磁盤，所有的扇區(qū)都是512字節(jié)。
同半徑的所有扇區(qū)，稱為磁道。
如何定位一個(gè)扇區(qū)？
首先確定哪一面，這里只需要確定哪一個(gè)磁頭的編號(hào)來確定是哪一面。
再定位哪一個(gè)磁道，由半徑?jīng)Q定。
再確定哪一個(gè)扇區(qū)，根據(jù)扇區(qū)的編號(hào)，確定一個(gè)扇區(qū)。
磁頭：head
柱面(磁道)：cylinder
扇區(qū)：sector
所以上面確定扇區(qū)的辦法為：CHS定位法
一個(gè)普通文件（屬性和數(shù)據(jù)），都是數(shù)據(jù)（0，1），無非就是占用一個(gè)或者多個(gè)扇區(qū)，來進(jìn)行自己的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的。既然能用CHS方法定位任意一個(gè)扇區(qū)，就可以定位任意多個(gè)扇區(qū)，從而將文件從硬件角度，進(jìn)行讀取或者寫入。
邏輯抽象
如果OS能夠得知任意一個(gè)CHS地址，就能訪問任意一個(gè)扇區(qū)。那么OS內(nèi)部是直接使用CHS地址的么？不是。
1.OS是軟件，磁盤是硬件，磁盤定位一個(gè)地址，CHS，OS使用的話，如果硬件變了，OS也要發(fā)生變化，OS和磁盤沒有做好解耦的工作。
2。即使是扇區(qū)，512字節(jié)，定位的IO的基本數(shù)據(jù)也就很小，OS基本單位是4kb（可以調(diào)整），磁盤：塊設(shè)備，所以，OS要有一套新的地址，來進(jìn)行塊設(shè)備級(jí)別的訪問。
OS是以4kb為單位進(jìn)行IO的，故一個(gè)OS級(jí)別的文件塊要包括8個(gè)扇區(qū)，甚至，在OS角度，它不關(guān)心扇區(qū)。
計(jì)算機(jī)常規(guī)的訪問方式：起始地址+偏移量（語言中的數(shù)據(jù)類型），只需要找到數(shù)據(jù)塊的起始地址（第一個(gè)扇區(qū)的下標(biāo)地址）+4kb（塊的類型），就可以定位一個(gè)數(shù)據(jù)塊。
OS采用LBA（邏輯塊地址），磁盤采用CHS地址，所以一直存在LBA和CHS相互轉(zhuǎn)換。
文件系統(tǒng)
文件系統(tǒng)的圖解和解析
Boot Block：保存與操作系統(tǒng)啟動(dòng)相關(guān)的內(nèi)容，諸如分區(qū)表和操作系統(tǒng)的鏡像的地址，一般該分區(qū)會(huì)在0號(hào)盤面的0號(hào)磁道的1號(hào)扇區(qū)里開始保存，對(duì)應(yīng)的一般在C盤的某個(gè)位置存在這樣的數(shù)據(jù)，當(dāng)操作系統(tǒng)開機(jī)的時(shí)候，至少要做兩件事情，第一個(gè)，找到磁盤這個(gè)設(shè)備，并加載磁盤的驅(qū)動(dòng)程序，第二個(gè)是加載分區(qū)表，識(shí)別出磁盤的C盤、D盤、F盤，再從分區(qū)的起始位置讀取操作系統(tǒng)的地址，然后找到操作系統(tǒng)在磁盤的位置，再加載操作系統(tǒng)。如果這個(gè)塊因?yàn)槟骋恍┰驅(qū)е聰?shù)據(jù)丟失，比如刮花了，那么操作系統(tǒng)就會(huì)掛掉。
Block Group：ext2文件系統(tǒng)會(huì)根據(jù)分區(qū)的大小劃分為數(shù)個(gè)Block Group。而每個(gè)Block Group都有著相同的結(jié)構(gòu)組成。
超級(jí)塊（Super Block）：存放文件系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)信息。記錄的信息主要有：bolck 和 inode的總量，未使用的block和inode的數(shù)量，一個(gè)block和inode的大小，最近一次掛載的時(shí)間，最近一次寫入數(shù)據(jù)的時(shí)間，最近一次檢驗(yàn)磁盤的時(shí)間等其他文件系統(tǒng)的相關(guān)信息。Super Block的信息被破壞，可以說整個(gè)文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就被破壞了?？偨Y(jié)：1.文件系統(tǒng)的類型 2.整個(gè)分組的情況。
GDT，Group Descriptor Table：塊組描述符，描述塊組屬性信息
塊位圖（Block Bitmap）：Block Bitmap中記錄著Data Block中哪個(gè)數(shù)據(jù)塊已經(jīng)被占用，哪個(gè)數(shù)據(jù)塊沒有被占用
inode位圖（inode Bitmap）：每個(gè)bit表示一個(gè)inode是否空閑可用。
i節(jié)點(diǎn)表（inode Table）:存放文件屬性 如 文件大小，所有者，最近修改時(shí)間等
數(shù)據(jù)區(qū)：存放文件內(nèi)容
一般而言，一個(gè)文件內(nèi)部所有屬性的集合為inode節(jié)點(diǎn)（128字節(jié)），一個(gè)文件，一個(gè)inode，其中，即使是一個(gè)分區(qū)，內(nèi)部也會(huì)存在大量的文件即會(huì)存在大量的inode節(jié)點(diǎn)，一個(gè)group，需要有一個(gè)區(qū)域，來專門保存該group內(nèi)所有的inode節(jié)點(diǎn)——inode table。
分組內(nèi)部，可能會(huì)存在多個(gè)inode，需要將inode區(qū)分開來，每一個(gè)inode都會(huì)有自己的inode編號(hào)，inode編號(hào)，也屬于對(duì)應(yīng)文件的屬性id。
文件的內(nèi)容是變化的。文件系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)塊來進(jìn)行文件內(nèi)容的保存，所以一個(gè)有效的文件，要保存內(nèi)容，就需要[1,n]個(gè)數(shù)據(jù)塊。
linux查找一個(gè)文件，是要根據(jù)inode編號(hào)，來進(jìn)行文件查找的，包括讀取內(nèi)容。
一個(gè)inode對(duì)應(yīng)一個(gè)文件，而該文件inode屬性和該文件的數(shù)據(jù)塊是有映射關(guān)系的。
文件=內(nèi)容+屬性
linux是將內(nèi)容和屬性分離的，都是以塊的形式，被保存在磁盤的某個(gè)位置的。
數(shù)組代表了該文件對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊的編號(hào)，比如Data blocks依次保存了該文件的位置是1、3、5、7、9，那么該數(shù)組存的是1、3、5、7、9。
操作系統(tǒng)加載一個(gè)文件的時(shí)候，一次會(huì)加載許多的inode Table，因?yàn)樗笮」潭ǎ⑶冶容^小，加載進(jìn)來以后，訪問哪個(gè)文件不著急，因?yàn)閕node Table有跟文件的映射關(guān)系，需要讀取文件的哪一塊，再根據(jù)inode屬性里面的數(shù)組，在塊里面去找，拿到lba轉(zhuǎn)換成chs去訪問磁盤。
ls -il //查看文件的inode
通過文件系統(tǒng)來理解ls -al
ls -al查文件，那么文件的查是怎么操作的呢？當(dāng)ls進(jìn)程跑起來，它所處的路徑和目錄已知，那么通過該目錄(目錄也是文件)的inode與數(shù)據(jù)塊的對(duì)應(yīng)關(guān)系，找到該目錄存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊，找到對(duì)應(yīng)的文件名和inode的映射關(guān)系，找到inode，然后在自己特定的分區(qū)中找到對(duì)應(yīng)的inode數(shù)據(jù)。
目錄的數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)著該目錄下的文件和inode的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
- inode vs 文件名
linux系統(tǒng)只認(rèn)識(shí)inode編號(hào)，文件的inode屬性中，并不存在文件名，文件名，只是給用戶用的。 - 重新認(rèn)識(shí)目錄
目錄是文件嗎？是的。目錄有inode嗎？有。
有內(nèi)容嗎？有。
內(nèi)容是什么？ - 任何一個(gè)文件，一定在一個(gè)目錄的內(nèi)部，所以目錄的內(nèi)容是什么呢？存儲(chǔ)需要數(shù)據(jù)塊，目錄的數(shù)據(jù)塊里面保存的是該目錄下的文件名和文件inode編號(hào)的對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系，而且，在目錄內(nèi)，文件名和inode互為key值。
- 當(dāng)我們?cè)L問一個(gè)文件的時(shí)候，我們是在特定的目錄下訪問的 cat log.txt
a.先要在當(dāng)前目錄下，找到log.txt的inode編號(hào)。
b.一個(gè)目錄也是一個(gè)文件，也一定隸屬于一個(gè)分區(qū)，結(jié)合inode，在該分區(qū)中找到分組，在該分組中inode table中，找到文件的inode。
c.通過inode和對(duì)應(yīng)的data blocks的映射關(guān)系，找到該文件的數(shù)據(jù)塊，并加載到OS，并完全顯示到顯示器。
通過文件系統(tǒng)來理解文件增刪查改
刪除一個(gè)文件
1.根據(jù)文件名在該文件所在目錄的數(shù)據(jù)塊找到對(duì)應(yīng)的inode編號(hào)
2.經(jīng)過inode與data blocks的映射關(guān)系，設(shè)置block bitmap對(duì)應(yīng)的比特位，置0就可以
3.inode，設(shè)置對(duì)應(yīng)的inode bitmap對(duì)應(yīng)的比特位為0
總結(jié)：刪除文件只需要修改位圖即可。
增加一個(gè)文件
當(dāng)增加文件的時(shí)候，首先在一個(gè)特定的目錄下創(chuàng)建，操作系統(tǒng)就要在該目錄所在某一個(gè)分組中，先去查inode bitmap，從低比特位向高比特位掃描，找到為0的比特位，把它置為1，置1的同時(shí)根據(jù)是第幾個(gè)比特位，得到新的inode編號(hào)，然后把文件相關(guān)的屬性填到inode Table中的inode表中，文件剛開始是空的，所以沒有數(shù)據(jù)塊，找到目錄的數(shù)據(jù)塊，追加一條新的文件名和inode的映射關(guān)系，然后這個(gè)文件就創(chuàng)建好了，未來你想對(duì)文件做修改和寫入的時(shí)候，拿到文件名找映射關(guān)系，然后找到該文件的inode，分配Data blocks，操作系統(tǒng)就會(huì)即使想要刷新的數(shù)據(jù)有多大，再申請(qǐng)若干個(gè)數(shù)據(jù)塊，并把block bitmap對(duì)應(yīng)的位置置為1，最后進(jìn)行刷新數(shù)據(jù)。
查找一個(gè)文件
如find指令，操作系統(tǒng)會(huì)在特定的目錄下，通過該目錄的inode與data blocks的映射關(guān)系，找到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊，可查看該目錄下的inode和文件名的映射關(guān)系，找到想要查找的文件，便可以得知該文件的屬性(inode)和內(nèi)容(對(duì)應(yīng)的data blocks)。
修改一個(gè)文件
在特定的目錄下，通過該目錄的inode與data blocks的映射關(guān)系，找到該目錄下的數(shù)據(jù)塊，可查到該目錄下inode和文件名的映射關(guān)系，查到想要修改的文件的inode，通過inode與data blocks的對(duì)應(yīng)關(guān)系，找到該文件的數(shù)據(jù)塊，便可以進(jìn)行修改，修改后，操作系統(tǒng)自動(dòng)修正inode的屬性。
補(bǔ)充細(xì)節(jié)
-
如果文件被誤刪了，該怎么辦？
文件被誤刪了，那么就不要?jiǎng)?chuàng)建新的文件和目錄，因?yàn)楸徽`刪文件的位圖由1變?yōu)?，意味著該文件對(duì)應(yīng)的inode節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)塊隨時(shí)都會(huì)被新的文件占用，所以文件誤刪，最好的做法就是什么都不要干(即不要把數(shù)據(jù)和屬性覆蓋)，如果能力允許的話，利用一些工具，找到被刪文件的inode編號(hào)，通過inode編號(hào)找到特定的分組，然后將inode bitmap對(duì)應(yīng)的比特位由0置為1，然后讀取inode表，提取讀取文件占有的數(shù)據(jù)塊，然后將對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊的block bitmap置1。 -
inode，確定分組，inode是在一個(gè)分區(qū)唯一有效的，不能跨分區(qū)。(每個(gè)分區(qū)都有自己的文件系統(tǒng))
-
分區(qū)和分組，填寫系統(tǒng)屬性是誰做的呢？OS做的。什么時(shí)候做的呢？分區(qū)完成之后，要讓分區(qū)能夠被正常使用，我們需要對(duì)分區(qū)做格式化處理。格式化的過程，其實(shí)是OS向分區(qū)寫入文件系統(tǒng)的管理屬性信息。
-
如果inode只是單單的用數(shù)組建立和data block的映射關(guān)系，15 * 4kb = 60kb(假設(shè)一個(gè)datablock數(shù)組有15個(gè)元素)，是不是意味著一個(gè)文件最多放入60kb。
格式化時(shí)，如果整個(gè)分區(qū)從來沒有格式化過，那么格式化，需要去寫數(shù)據(jù)區(qū)（從SB到Data blocks），如果當(dāng)前有數(shù)據(jù)區(qū)，格式化的時(shí)候只需要將位圖結(jié)構(gòu)清空，屬性字段（sb、gdt）設(shè)置為初始狀態(tài)就可以了。inode table和data blocks不管。
Linux對(duì)于刪除文件會(huì)有一個(gè)日志，該日志會(huì)記錄文件名和inode，這個(gè)日志會(huì)保留一段時(shí)間。
每個(gè)分區(qū)的都有一套inode機(jī)制，inode不能跨分區(qū)使用，inode怎么確定分組呢？比如inode有100萬個(gè)，那么可能把10萬個(gè)inode分配給第一個(gè)分組，那么只要0到10萬減一的inode就在第一個(gè)分組
- 有沒有可能，一個(gè)組的數(shù)據(jù)塊沒用完，inode沒了，或者inode沒用完，data blocks用完了？
有可能，比如在分區(qū)中創(chuàng)建大量的空文件，那不就是在消耗inode么。建造一個(gè)文件，瘋狂的往該文件塞大量的數(shù)據(jù)，不就是在消耗data blocks么。
操作系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，預(yù)加載除了data blocks的其它內(nèi)容。
軟硬鏈接
1.制造軟硬鏈接，對(duì)比差別
軟鏈接文件的名字應(yīng)該是my_soft。
軟鏈接是一個(gè)獨(dú)立的鏈接文件，有自己的inode number，必有自己的inode屬性和內(nèi)容，其中內(nèi)容放的是自己所指向文件的路徑，類似windows的快捷方式。
硬鏈接是和目標(biāo)文件共用一個(gè)inode number，意味著硬鏈接一定和目標(biāo)文件使用同一個(gè)inode的，硬鏈接沒有獨(dú)立的inode。那硬鏈接干了什么？建立了新的文件名和老的inode的映射關(guān)系。
硬鏈接，采用引用計(jì)數(shù)，當(dāng)引用計(jì)數(shù)為0時(shí)，才真正刪除文件，不然都是引用計(jì)數(shù)減一。
unlink my_hard 刪除硬鏈接，unlink可用來刪除普通文件。
2.軟硬鏈接的使用場景
在ls查詢中，權(quán)限后面跟的數(shù)字就是引用計(jì)數(shù)，硬鏈接某個(gè)文件以后，該文件的這個(gè)數(shù)字會(huì)增加。
3.補(bǔ)充知識(shí)
在創(chuàng)建一個(gè)新的目錄的時(shí)候引用計(jì)數(shù)是2，是因?yàn)樵瓉砦募cinode的映射關(guān)系和.文件名和inode的映射關(guān)系。
ls -di //-d 將文件像目錄一樣顯示 -i 輸出文件索引，也就是inode
不能給目錄建立硬鏈接，為什么？
因?yàn)槿菀自斐森h(huán)路路徑問題。
假如我從根目錄開始，進(jìn)行深度優(yōu)先遍歷查找，當(dāng)查找到/home/zrb/107/test的時(shí)候，再往link_hard目錄查找的時(shí)候，又因?yàn)閘ink_hard是test的硬鏈接，所以本質(zhì)是又回到了test目錄，又再往link_hard的目錄查找，導(dǎo)致了深度優(yōu)先遍歷一直卡在了這條查找路徑上。
上級(jí)目錄…本質(zhì)也是一種環(huán)路路徑問題，/home/zrb/107/test/. . 注意. .是在下一個(gè)目錄里面的，表示當(dāng)前目錄的，所以還是跟上面的情況是一樣的，深度優(yōu)先遍歷的時(shí)候從test目錄進(jìn)去. .目錄，但由于. .目錄是test目錄的硬鏈接，所以本質(zhì)又是回到了test目錄，繼續(xù)往. .目錄遍歷，導(dǎo)致一直卡在了這條搜索路徑，但是，操作系統(tǒng)會(huì)對(duì)遇到. .進(jìn)行特殊處理，所以才不會(huì)死循環(huán)查找。
文件的三種時(shí)間
Access 最后訪問時(shí)間
Modify 文件內(nèi)容最后修改時(shí)間
Change 屬性最后修改時(shí)間
增刪查改中，查的頻率是最高的，如果高頻次的對(duì)文件最后訪問時(shí)間做修改的話，一定意味著高頻次的將修改后的時(shí)間刷新到磁盤外設(shè)中，將提高系統(tǒng)刷新的IO頻次，進(jìn)而導(dǎo)致效率降低，所以在最新的內(nèi)核中把查看的時(shí)間修改策略改變了，也就是不一定每次查看都要修改文件最后訪問時(shí)間，可能每隔上三五次刷新一層，不同的操作系統(tǒng)的刷新策略不同，進(jìn)而減少內(nèi)存和磁盤IO交涉的成本，修改時(shí)間每次都要刷新，訪問數(shù)據(jù)不修改文件內(nèi)容和屬性，即使丟失了，也沒有關(guān)系，但是修改時(shí)間丟失了，就有問題了。
動(dòng)態(tài)庫和靜態(tài)庫
靜態(tài)庫（.a）：程序在編譯鏈接的時(shí)候把庫的代碼鏈接到可執(zhí)行文件中。程序運(yùn)行的時(shí)候?qū)⒉辉傩枰o態(tài)庫
動(dòng)態(tài)庫（.so）：程序在運(yùn)行的時(shí)候才去鏈接動(dòng)態(tài)庫的代碼，多個(gè)程序共享使用庫的代碼。
一個(gè)與動(dòng)態(tài)庫鏈接的可執(zhí)行文件僅僅包含它用到的函數(shù)入口地址的一個(gè)表，而不是外部函數(shù)所在目標(biāo)文件的整個(gè)機(jī)器碼
在可執(zhí)行文件開始運(yùn)行以前，外部函數(shù)的機(jī)器碼由操作系統(tǒng)從磁盤上的該動(dòng)態(tài)庫中復(fù)制到內(nèi)存中，這個(gè)過程稱為動(dòng)態(tài)鏈接（dynamic linking）
動(dòng)態(tài)庫可以在多個(gè)程序間共享，所以動(dòng)態(tài)鏈接使得可執(zhí)行文件更小，節(jié)省了磁盤空間。操作系統(tǒng)采用虛擬內(nèi)存機(jī)制允許物理內(nèi)存中的一份動(dòng)態(tài)庫被要用到該庫的所有進(jìn)程共用，節(jié)省了內(nèi)存和磁盤空間。
頭文件和庫的關(guān)系
1.系統(tǒng)已經(jīng)預(yù)裝了c/c++的頭文件和庫文件，頭文件提高方法說明，庫提高方法的實(shí)現(xiàn)，頭和庫是有對(duì)應(yīng)關(guān)系的，是要組合在一起使用的。
2.頭文件是在預(yù)處理階段引入的，鏈接的本質(zhì)是鏈接庫。
理解現(xiàn)象：
a.在vs2019、vs2022下安裝開發(fā)環(huán)境——安裝編輯器軟件、安裝要開發(fā)的語言配套的庫和頭文件。
b.我們?cè)谑褂镁庉嬈鳎紩?huì)有語法的自動(dòng)提醒功能，需要先包含頭文件的。語法提醒的本質(zhì)：編輯器會(huì)主動(dòng)的將用戶輸入的內(nèi)容，不斷的在被包含的頭文件中進(jìn)行搜索，自動(dòng)提醒功能是依賴頭文件的。
c.我們?cè)趯懘a的時(shí)候，我們的環(huán)境怎么知道我們的代碼有哪些地方有語法錯(cuò)誤，哪些地方定義變量有問題？編輯器有命令行模式和其他自動(dòng)化模式幫我們不斷的進(jìn)行語法檢查。
為什么要有庫
提高開發(fā)效率——可以選擇源代碼、或者編譯成二進(jìn)制代碼給別人。
寫一個(gè)庫
當(dāng)我們寫了一個(gè)庫，要將庫引入我們的項(xiàng)目，必須讓編輯器找到頭文件+庫文件。
在下面的解釋中，全部按照自己實(shí)現(xiàn)了代碼，如何給別人使用的背景下來進(jìn)行操作。
目錄myself就是代表自己，目錄otherperson就是代表其他人
我在目錄myself實(shí)現(xiàn)了幾個(gè)函數(shù)，如下
myadd.h文件
#ifndef __ADD_H__
#define __ADD_H__
int add(int a,int b);
#endif
myadd.c文件
#include "myadd.h"
int add(int a,int b)
{
return a + b;
}
mysub.h
#ifndef __SUB_H__
#define __SUB_H__
int sub(int a,int b);
#endif
mysub.c
#include "mysub.h"
int sub(int a,int b)
{
return a - b;
}
接下來就是如何將myself目錄下的文件給otherperson使用。
直接拷貝頭文件和源代碼給別人
此時(shí)，其他人便可以調(diào)用函數(shù)的方式去實(shí)現(xiàn)。
#include <stdio.h>
#include "myadd.h"
#include "mysub.h"
int main()
{
printf("%d\n",add(10,15));
printf("%d\n",sub(20,15));
}
但是，一般來說，并不會(huì)直接把源代碼拷貝給其他人，保障知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
將源代碼生成二進(jìn)制文件，拷貝給別人
其他人也可以通過這種方式使用你寫的函數(shù)
生成靜態(tài)庫，拷貝給別人
其他人也可以通過這種方式使用你寫的函數(shù)
生成靜態(tài)庫，壓縮發(fā)給別人
其他人通過解壓，便可以進(jìn)行調(diào)用我寫的函數(shù)了。
將頭文件拷貝到系統(tǒng)搜索頭文件的默認(rèn)搜索位置和將庫拷貝到庫的默認(rèn)搜索路徑下
其他直接表明使用的庫名字，便可以進(jìn)行調(diào)用我寫的函數(shù)了。
生成動(dòng)態(tài)庫，拷貝給別人，別人將庫路徑導(dǎo)入環(huán)境變量當(dāng)中，讓操作系統(tǒng)可以查找，就可以運(yùn)行
別人便可以通過動(dòng)態(tài)庫，調(diào)用我寫的函數(shù)了
生成動(dòng)態(tài)庫，拷貝給別人，別人建立動(dòng)態(tài)庫的軟鏈接，就可以運(yùn)行
防止上面環(huán)境變量影響，可以重啟xshell。
別人便可以通過動(dòng)態(tài)庫，調(diào)用我寫的函數(shù)了
生成動(dòng)態(tài)庫，拷貝給別人，別人將動(dòng)態(tài)庫的路徑拷貝到配置文件里，就可以運(yùn)行
防止上面的軟鏈接影響，可以取消軟鏈接。
/etc/ld.so.conf：記錄了程序加載運(yùn)行期間查找動(dòng)態(tài)鏈接庫時(shí)的路徑。
ld：鏈接
so：動(dòng)態(tài)庫
conf：配置文件
配置文件里面放動(dòng)態(tài)庫的路徑。
別人便可以通過動(dòng)態(tài)庫，調(diào)用我寫的函數(shù)了
第三方庫的使用
- 需要指定頭文件和庫文件
- 如果沒有默認(rèn)安裝到gcc、g++的默認(rèn)搜索路徑下，用戶必須指明對(duì)應(yīng)的選項(xiàng)，告知編譯器：
a.頭文件在哪里
b.庫文件在哪里
c.庫文件是誰 - 將我們下載下來的庫和頭文件，拷貝到系統(tǒng)的默認(rèn)搜索路徑下——就是在Linux下安裝庫。那么卸載呢？對(duì)任何軟件，安裝和卸載的本質(zhì)就是拷貝到系統(tǒng)特定的路徑下。
- 如果我們安裝的庫是第三方的(語言，操作系統(tǒng)系統(tǒng)接口)庫，我們要正常使用，即使是已經(jīng)全部安裝到了系統(tǒng)中，gcc/g++必須要用-l指明具體庫的名稱。
理解現(xiàn)象：在Linux安裝的大部分指令，都是需要sudo或者超級(jí)用戶操作的。
動(dòng)態(tài)庫配置
運(yùn)行時(shí)，OS是如何查找動(dòng)態(tài)庫的
- 環(huán)境變量：LD_LIBRARY_PATH，每次打開xshell，環(huán)境變量都會(huì)被重新繼承，加入的環(huán)境變量會(huì)生效，所以是臨時(shí)方案。
- 軟鏈接方案
- 配置文件方案
在生成靜態(tài)庫，拷貝給別人的實(shí)驗(yàn)中，我們直接告訴編輯器庫在哪里，就可以運(yùn)行了，但是動(dòng)態(tài)庫這里，需要環(huán)境變量或者軟鏈接或者配置文件呢？
gcc -o myfile test.c -I include -L lib -lmymath
上面那條指令只是告訴了編譯器，沒有告訴OS，而上面三種方案，就是告訴OS，庫在哪里，但是，為什么靜態(tài)庫直接就可以運(yùn)行了呢？是因?yàn)椋o態(tài)庫，鏈接原則：將用戶使用的二進(jìn)制代碼直接拷貝到目標(biāo)可執(zhí)行程序中，但是動(dòng)態(tài)庫不會(huì)。
靜態(tài)庫的理解
靜態(tài)鏈接形成的可執(zhí)行程序，本身就有靜態(tài)庫中方法的實(shí)現(xiàn)(非常占用資源，可執(zhí)行程序體積變大，加載占用內(nèi)存，下載周期變長，占用網(wǎng)絡(luò)資源)
動(dòng)態(tài)庫的理解
將可執(zhí)行程序中的外部符號(hào)，替換成為庫中的具體的地址。
假設(shè)程序用到了c庫的printf方法，并且當(dāng)前只有動(dòng)態(tài)庫
代碼1、代碼2、代碼3屬于mymath的代碼。
當(dāng)進(jìn)程開始沿著代碼1、代碼2往下執(zhí)行時(shí)，遇到printf，經(jīng)過頁表映射，發(fā)現(xiàn)沒有printf代碼，所以整個(gè)進(jìn)程結(jié)合操作系統(tǒng)當(dāng)中立馬意識(shí)到這個(gè)程序依賴動(dòng)態(tài)庫，所以在當(dāng)前操作系統(tǒng)檢索動(dòng)態(tài)庫，將動(dòng)態(tài)庫中的printf方法load到內(nèi)存中，并且建立映射關(guān)系，映射到共享區(qū)中。
執(zhí)行代碼1、代碼2，正常通過頁表映射，找到物理內(nèi)存中的mymath，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的代碼，當(dāng)執(zhí)行到printf時(shí)，操作系統(tǒng)就會(huì)檢測(cè)到printf已經(jīng)加載進(jìn)來，并映射成功，那么將從共享區(qū)找到printf的虛擬地址，通過頁表映射，找到物理內(nèi)存存儲(chǔ)的printf方法，運(yùn)行該printf方法，然后再回來運(yùn)行原有的代碼。
在加載printf方法時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)以4kb為單位去加載，即操作系統(tǒng)會(huì)將printf函數(shù)上下文代碼也加載進(jìn)來，然后就可以加速其他進(jìn)程或者它自己代碼當(dāng)中還會(huì)用到printf周邊的方法，所以才會(huì)這樣加載。
只要把庫中對(duì)應(yīng)的方法加載到內(nèi)存，映射到進(jìn)程的地址空間之后，我們的代碼執(zhí)行庫中的方法，就依舊還是在自己的地址空間內(nèi)進(jìn)行函數(shù)跳轉(zhuǎn)即可。
當(dāng)加載進(jìn)程B，進(jìn)程B依然使用了printf方法，當(dāng)進(jìn)程B使用printf，操作系統(tǒng)檢測(cè)到已經(jīng)加載了printf方法到物理內(nèi)存，此時(shí)，直接將內(nèi)存中的printf方法映射到地址空間即可。其他進(jìn)程如果使用printf方法時(shí)，也只是直接將內(nèi)存中的printf方法映射到地址空間即可，共享庫的所有公共方法在內(nèi)存里，最終只要一份就可以了，剩下的要用哪一些，就映射哪一些。
庫可能很大，平時(shí)進(jìn)程不一定會(huì)使用庫里面所有的方法，所以說把庫加載到內(nèi)存，不代表同時(shí)可以把庫全部加載到內(nèi)存里，需要哪一個(gè)，就加載哪一個(gè)，取決于操作系統(tǒng)的策略。
靜態(tài)庫和動(dòng)態(tài)庫加載進(jìn)地址空間的地址規(guī)律
在動(dòng)態(tài)庫加載中，不同的進(jìn)程，運(yùn)行程度是不同的，需要使用的第三方庫是不同的，注定了，每一個(gè)進(jìn)程的共享地址空間中的空閑位置是不確定的。如果采用固定地址映射，比如printf方法在進(jìn)程A映射的地址是0x11223344，但是在進(jìn)程B，0x11223344的地址空間已經(jīng)被用了，那么就沒有法映射0x11223344了。
在程序編譯鏈接形成可執(zhí)行程序的時(shí)候，可執(zhí)行程序內(nèi)部有沒有地址？有。進(jìn)程地址空間就已經(jīng)提到了。
絕對(duì)編址：例如，我在操場的50米左右。
相對(duì)編址：我在操場的樹的左邊大約20米。
當(dāng)一個(gè)庫真正被映射進(jìn)地址空間的時(shí)候，它的起始地址才能真正確定。
調(diào)用printf的時(shí)候，只需要知道調(diào)用哪一個(gè)庫
如：這里調(diào)用lib.so庫
該庫的真正起始地址+123就可以找到printf方法
該庫的真正起始地址是什么？就是映射到進(jìn)程地址空間的起始地址。操作系統(tǒng)會(huì)記錄下來。
動(dòng)態(tài)庫，在進(jìn)程的地址空間中，隨便加載，與我們加載到進(jìn)程地址空間的什么位置，毫無關(guān)系了。
與位置無關(guān)碼：動(dòng)態(tài)庫中的地址都是偏移量。
好處：如庫有1萬個(gè)函數(shù)，而這份代碼只用到其中100個(gè)方法，可以實(shí)現(xiàn)局部性加載，需要哪些，加載哪些。
動(dòng)態(tài)庫和靜態(tài)庫都存在，默認(rèn)動(dòng)態(tài)鏈接
在前面的操作中，已經(jīng)存在一些測(cè)試文件了。
上面可以驗(yàn)證，動(dòng)態(tài)庫和靜態(tài)庫都存在，默認(rèn)動(dòng)態(tài)鏈接。
那么如何強(qiáng)制靜態(tài)鏈接呢？
文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-725068.html
如果不提供動(dòng)態(tài)庫，只提供靜態(tài)庫，那么程序在進(jìn)行動(dòng)態(tài)鏈接的時(shí)候（沒有加-static），沒辦法，只能將庫以靜態(tài)鏈接的方式進(jìn)行鏈接，但是程序不僅僅鏈接一個(gè)庫，還要鏈接C庫，所以其他庫依舊動(dòng)態(tài)鏈接，所以在一個(gè)程序中，鏈接并非只有一種。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-725068.html
到了這里，關(guān)于系統(tǒng)文件IO、文件描述符fd、重定向、文件系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)庫和靜態(tài)庫的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
