im6ull学习归纳总结（一）APP——04_文件IO

4.1文件从何而来

如图所示文件可以是
1真实文件保存在设备上
2内核提供的虚拟文件
3设备节点

4.2文件的访问方式

4.2.1通用IO模型：open/read/write/lseek/close

实验1 copy文件
代码

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main(char argc, char **argv)
{
    int fd_old ,fd_new;
    char buf[1024];
    int len;
    if (argc != 3)
    {
        printf("Usage: %s <old-file> <new-file>",argv[0]);
        return -1;
    }

    fd_old = open(argv[1],O_RDONLY);
    if (fd_old == -1)
    {
        printf("can not open file %s\n",argv[1]);
        return -1;
    }
    /*open函数用于打开 创建 文件
    O_WRONLY 只写方式
    O_CREAT如果文件不存在则创建文件
    O_TRUNC如果文件已经存在则截断文件（截断就是将文件大小设置为0清空文件）
    S_IRUSR这里分别表示设置用户（owner）具有读取权限  USR是设置用户OWNER
    S_IWUSR这里分别表示设置用户（owner）具有写权限
    S_IRGRP组具有读取权限
    S_IWGRP组具有写权限  GRP是组
    S_IROTH其他用户有读权限
    S_IROTH其他用户有写权限  OTH是其他
     */
    fd_new = open(argv[2],O_WRONLY |O_CREAT |O_TRUNC,S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IWGRP | S_IWGRP | S_IROTH | S_IWOTH);
    if(fd_new==-1)
    {
        printf("can not creat file %s \n",argv[2]);
        return -1;
    }
    /* read函数 参数1 要读取的文件描述符或套接字
                参数2 读取数据的缓冲区指针
                参数3 要读取的字节数
                read 函数的返回值 成功读取返回读取的字节数
                    读完到达文尾 返回0
                    发生错误翻入-1
    */
    /* 当返回0时读完跳出循环 */
    while ((len = read(fd_old,buf,1024))>0)
    {
        if(write(fd_new,buf,len)!=len)
        {
            printf("can not write %s\n",argv[2]);
            return -1;
        }
    }
close(fd_old);
close(fd_new);
return 0;
}

实验现象

完成复制

这里逻辑简单
终端中参数 不为3 打印用法否则正常运行

这里注意
read 函数从文件中读取数据，它并不关心文件的读取位置（file offset）。文件的读取位置是由文件描述符（file descriptor）维护的，而不是由 read 函数控制。

当你打开一个文件时，文件描述符的读取位置通常位于文件的开头，但每次读取操作后，文件描述符的读取位置都会根据已读取的字节数进行移动。这是因为文件描述符会跟踪已读取的字节数，以便下一次读取可以继续从上次读取结束的地方开始。

文件描述符中包含一个文件偏移量（file offset）的信息，该偏移量表示下一次读写操作将在文件中的哪个位置发生。文件描述符的文件偏移量是由系统内核维护的，它跟踪文件中的当前位置。每个进程的每个文件描述符都有自己的文件偏移量。

当你打开文件时，文件偏移量通常被设置为文件的开头。每次读取或写入操作完成后，文件偏移量都会相应地被更新，以指示下一次读写将从哪里开始。

文件描述符的值并没有变
文件描述符 (fd) 是一个整数值，它在文件的生命周期内保持不变。在文件打开时，文件描述符被分配，它代表了一个与文件相关联的资源。这个值在文件打开时被设置，并且在关闭文件时被释放。

非通用函数 ioctl、mmap

用mmap实现文件复制

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/mman.h>

int main(char argc, char **argv)
{
    int fd_old,fd_new;
    struct stat stat;
    char * buf;

    if(argc != 3)
    {
        printf("Usage:%s <old_file> <new_file>\n",argv[0]);
        return -1;
    }
    fd_old = open(argv[1],O_RDONLY);
    /* 打开旧文件 */
    if(fd_old==-1)
    {
        printf("can not open file %s\n",argv[1]);
        return -1;
    }
    /* fstat 获取fd_old文件信息并保存在stat结构体中*/
    if (fstat(fd_old,&stat)==-1)
    {
        printf("can not get stat of file %s \n",argv[1]);
        return -1;
    }
    /* 将描述符为fd_old的文件映射到虚拟内存上 
    NULL为映射内存首地址由系统自动分配
    stat.st_size,映射区大小也是文件大
    PROT_READ表示对该区域的访问为只读权限
    MAP_SHARED表示其他进程也可以共享该区域的内容
    mmap函数返回的是映射区域的起始地址
    这样先将old文件映射到虚拟内存上，将虚拟内存的首地址给buf，再从buf的首地址开始将值写入new文件中*/
    buf = mmap(NULL, stat.st_size, PROT_READ, MAP_SHARED, fd_old, 0);
    if (buf == MAP_FAILED)
    {
        printf("can not mmap file %s\n",argv[1]);
        return -1;
    }
    fd_new = open(argv[2],O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH | S_IWOTH);
    if (fd_new == -1)
    {
        printf("can not creat file %s\n",argv[2]);
        return -1;
    }
    if (write(fd_new,buf,stat.st_size)!=stat.st_size)
    {
        printf("can not write %s \n",argv[2]);
        return -1;
    }
    close(fd_new);
    close(fd_old);
    return 0;

}

现象：

文件已经被复制了

查看函数用法的方法

help 用于查看命令用法

ls --help查看ls命令用法

info 查看命令、函数的具体用法

例如 info ls
info open

man man 相当于比info简单

例如 man ls
man open
基本用man

系统调用函数进入内核的过程

我们程序中调用的open read write 函数是用户态调用的API

内核sys_open、sys_read的作用

进入内核后，sys_read/open 会首先根据参数判断文件的类型，然后根据不同的文件类型去找不同的设备驱动，继而进行读写或者输入输出控制