Linux程序设计-学习笔记-第三章文件操作

叁歲伎倆 2022-07-13 11:43 214阅读 0赞

**3.1 Linux 文件结构**

Linux中，一切都是文件！一切！比较重要的三个设备文件：/dev/console 代表控制台 /dev/tty 代表控制终端 /dev/null 代表空，写向这个设备的数据都将被删除。

**inode:** 文件除了本身包含的内容以外，他还会有一些名字和属性，即一些“管理信息”，如创建、修改日期和它的访问权限等，这些属性被保存在文件的inode中。对于每个 ext2 分区来说，其在物理磁盘上的布局如图 所示：

![image002.jpg][]

从图中可以看到，对于 ext2 文件系统来说，磁盘被划分成一个个大小相同的数据块，每个块的大小可以是1024、2048 或 4096 个字节。其中，第一个块称为引导块，一般保留做引导扇区使用，因此 ext2 文件系统一般都是从第二个块开始的。剩余的块被划分为一个个的块组，ext2 文件系统会试图尽量将相同文件的数据块都保存在同一个块组中，并且尽量保证文件在磁盘上的连续性，从而提高文件读写时的性能。

每个块组都包含以下内容：

1.  超级块。存放文件系统超级块的一个拷贝。
2.  组描述符。该块组的组描述符。
3.  数据块位图。标识相应的数据块是否空闲。
4.  索引节点位图。标识相应的索引节点是否空闲。
5.  索引节点表。存放所有索引节点的数据。
6.  数据块。该块组中用来保存实际数据的数据块。

**3.2 系统调用和设备驱动程序**

系统调用不多说，就是通往os本身的接口。

os内核就是一组设备驱动程序，是一些对硬件进行控制的底层接口。为了向用户提供一个统一的接口，设备驱动程序封装了所有与硬件相关的特性。单独一个硬件的特性通过ioctl调用来完成，其他的open read write close 函数都一样。

**3.3库函数**

直接使用系统调用效率非常低，为了提供更高层的接口，Linux发行了一系列标准函数库，来帮助提高系统效率。下图看出库函数的位置。

![2006516215655469.gif][]

**3.4底层文件访问（就是系统调用）**

**文件描述符：**每个进程都有一些与自身关联的文件描述符，默认自动打开的文件描述符有：

0---标准输入

1---标准输出

2---标准错误

还可以使用open函数把文件描述符和设备关联起来。文件描述符对每个进程是唯一的。write read open现用现查吧！注意一下open函数带O\_CREAT标记时的权限问题，这又涉及到了umask变量。chmod命令可以突破umask变量的限制。

书中的例子用到了一个计时工具，$ TIMEFORMAT=“ ” time ./myexe 来计时myexe的运行时间。

lseek 对读写指针进行设置，fstat stat lsate 系统调用返回相关的文件状态信息，dup dup2函数提供了复制文件描述符的方法，使我们通过两个或者多个不同的文件描述符来访问同一个文件，可以实现在不同的位置对文件进行读写。

**3.5标准I/O库**

在标准io库中，与底层文件描述符相对等的是流stream，他被实现为指向结构FILE的指针，有三个文件流是自动打开的，stdin、stdout和stderr分别代表标准输入、 标准输出、标准错误输出与底层文件描述符0、1、2相对应。流的理解还应该加深啊！

与文件描述符一样，可用的文件流数目也是有限的，这个限制在stdio.h中的FOPEN\_MAX常量定义，最小为8.一些函数如：fopen、fclose、fread、fwrite、fflush、fseek、fgetc、fputc、fgets等等，现用现查吧。

**3.6格式化输出和输出**

printf（到标准输出）、fprintf（到文件）、sprintf（到字符串）。

(1)d（或i）格式符。用来输出十进制整数，有以下几种用法：

①%d，按整型数据的实际长度输出。  
②%md，m为指定的输出字段的宽度。如果数据的位数小于m，则左端补以空格，若大于m，则按实际位数输出。  
③%ld(%mld 也可)，输出长整型数据。  
例如：long a=123456; printf("%ld",a);  
　(2)o格式符，以八进制数形式输出整数。格式：%o，%mo,%lo，%mlo都可。  
(3)x(或X)格式符，以十六进制数形式输出整数。格式：%x，%mx,%lx，%mlx都可。  
(4)u格式符，用来输出unsigned型数据，即无符号数，以十进制数形式输出。格式：%u，%mu,%lu都可。  
参见:li4-3.c/\*无符号数据的输出\*/  
(5)c格式符，用来输出一个字符。格式：%c，%mc都可。  
(6)s格式符，用来输出一个字符串。格式：%s，%ms,%-ms，%m.ns，%-m.ns都可。  
(7)f格式符，用来输出实数（包括单、双精度），以小数形式输出。格式：%f，%m.nf，%-m.nf都可。  
注意：单精度实数的有效位数一般为7位，双精度为16位。  
(8)e(或E)格式符，以指数形式输出实数。格式：%e，%m.ne，%-m.ne都可。  
(9)g(或G)格式符，输出一个双精度浮点数。

scanf、fscanf、sscanf 关键是这句 scanf（“hello %d”，&num）；中的空格代表“无、空格、tab、回车，多个空格、多个回车多个tab”等。

有一个外部变量 errno ，在函数调用失败时，会被赋予有意义的值，但需要立即检查。ferror、feof、cleareer等相关函数。strerror函数把错误编码映射为一个字符串，该字符串对发生的错误类型进行了说明。

每个流和一个底层文件描述符相关联，fileno函数通过流火的文件描述符，fdopen函数通过文件描述符川建一个流。

**3.7、3.8文件和目录维护**

与目录操作有关的函数在dtrent.h头文件中声明。一个名为DIR的结构作为五路操作的基础，被称为目录流，使用方法与FILE\*非常相似。目录数据项本身在dirent结构中返回。相关函数：opendir、readdir、telldir

seekdir、closedir

**3.10/proc文件系统**

/proc/cpuinfo给出的是cpu的详细信息；/proc/meminfo内存使用信息；/proc/version内存版本信息。每一个数字目录代表一个进程。简单介绍一下，呵呵

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