初识Linux · 文件(2)

目次
前言：
文件描述符fd
默认的三个流
末了总结

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前言：

由前文文件(1)的介绍，我们引出了三个题目：
   高级语言和体系调用函数之间是否存在关系？
  fd返回值的012和C语言打开的三个流是否有什么关系？
  不同的宏和不同函数的选项之间是否存在某种关系？
  这是我们文件一内里引发的题目，那么在文件(2)内里呢，我们通过对文件深层次的明确，就会知道，以上三个题目的答案了。
那么现在，我们就进入主题吧。

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文件描述符fd

我们再看一眼open函数和write函数：

返回值的描述是：返回值新的文件描述符，如果堕落了返回的是-1。
那么我们研究的是这个返回值。
首先，我们知道打开文件的是历程，而非我们，那么文件的集中管理，实际上是由历程的task_struct有一个文件指针，struct file_struct* files，指向的一块文件结构体->struct files_struct，对于该结构体而言，管理的是另一个结构体，即由文件组成的结构体，它们之间的毗连方式是双向链表的方式。

就像如许，那么file_struct和file，两个结构体之间是怎样产生联系的呢？
此时，文件描述符就出场了：

files_struct内里有一块空间，通过下标访问，而下标指向的，就是一个一个的struct file。所以每次拿到了fd之后，就能对文件进行操纵。
但是光如许，似乎对文件明确并没有加深多少。
我们写的数据在哪里呢？
我们使用函数，内里的数据是放在哪里呢？难道是有了文件描述符fd我们就可以直接对files结构体操纵了？不是的，因为文件存储的地方是在磁盘上，而非OS内里，所以我们一定是会和磁盘扯上一定关系的，那么：

在OS内里有一块空间，缓存空间，将数据加载到了缓存内里，此时没有堕落，就可以对文件，也就是已经先描述再操纵的的文件对象内里，将数据进行写入即可。
那么我们简朴总结上面的过程就是：
文件 = 属性 + 内容，我们要修改内容，也就是要和外设打交道，那么需要OS层面管理。为了修改外设的属性，所以需要雷同驱动步伐操纵，此时OS层面的历程，也就是打开文件的软件，加上管理文件的多个结构体，联合文件描述符fd进行操纵。
那么体系调用函数open整个过程要干的事就是：
1 创建文件file 2 开辟文件缓冲区 加载文件数据 3 查找对应的文件描述符fd 4 通过file地址将数据移动 5 返回下标。

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默认的三个流

文件描述符fd我们已经明确了，根据上文012是默认打开的三个流：0 对应的标准输入，1对应的标准输出，2对应的标准错误，输入比如键盘，输出和错误都是对应的表现器。
那么不同的外设，输入输出都应该有自己的一套体系，或者说有对应的函数，但是函数名往往都是不相同的，在OS层面怎样进行集中管理呢？
在OS层面存在一种结构叫做：VFS，即virtual file system。
因为每个file对象，都有一个函数指针，固然函数名不同，但是可以将函数的参数，返回值等弄的大差不差呗。此时，访问对应的外设，OS层面可以通过VFS层，对不同的外设进行访问。
可是我们说了这么多，怎样证实呢？
我们可以用file对象内里的一个变量证实，_fileno，返回值就是对应的文件描述符，而C语言的FILE指针，本质是经过typedef的，封装的是体系内里的file，所以FILE指针直线的对象肯定也是有_fileno的，我们使用如下代码证实：

1. int main()
2. {
3.     FILE* fp = fopen("log.txt","w");
4.     printf("fp->%d\n",fp->_fileno);
6.     printf("stdin->%d\n",stdin->_fileno);
7.     printf("stdout->%d\n",stdout->_fileno);
8.     printf("stderr->%d\n",stderr->_fileno);
10.     return 0;
11. }

复制代码

此时，证实完毕。

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末了总结

由上文可以得出，高级语言想要使用文件描述符fd，一定是会经过封装的，否则对于外设层面是没有办法使用的。
那么，既然表现器也是个文件，我们不妨尝试对表现器这个文件进行写入，条件是我们怎样知道表现器的文件在哪里呢？
我们可以进入到根目次的dev，dev代表装备，此中：

dev目次内里的三个流也是间接证实了。

同时，我们进入到pts目次，再开一个终端，就会发现：

也就是说，新开的终端的文件是5号，那么，我们可以：

1. int main()
2. {
3.     int fd = open("/dev/pts/5", O_WRONLY|O_APPEND);
4.     if(fd < 0) return 1;
5.     const char *message = "hahaha\n";
6.     while(1)
7.     {
8.         write(fd, message, strlen(message));
9.         sleep(1);
10.     }
12.     close(fd);
13.     return 0;
14. }

复制代码

此时，就在一直打印了。
所以，高级语言的全部文件操纵函数，都是对体系调用的封装！！
那么，我们之后是保举使用高级语言的函数还是体系调用呢？
当然是高级语言的了，因为体系调用的函数不具有跨平台性！！
文件我们也算是明确了部分了，下文之后，就是应用层面的了，比如重定向，比如语言级别的缓冲区。

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