1.文件描述符0，1，2

• 程序开始运行时，有三个文件被自动打开，打开时分别使用了这三个文件描述符
• 依次打开的三个文件分别是 /dev/stdin，/dev/stdout，/dev/stderr

/dev/stdin 标准输入文件

1. 程序开始运行时，默认会调用open(“/dev/stdin”, O_RDONLY)打开该文件，返回文件描述符是0

2. /dev/stdin这个文件代表了键盘-----使用0这个文件描述符就可以从键盘输入数据

#include <unistd.h>
#include<stdio.h>
int main(){char buf[30]={0};read(0,buf,30);printf("buf=%s\n",buf);return 0;}

运行结果—自己输入

在Linux下，应用程序通过OS API以文件形式操作底层硬件

不管是读键盘，还是向显示器输出文字显示，都是以文件形式来读写的

在Linux下一切皆文件，说的就是这么个意思

scanf下层调用的就是read，read自动使用0来读数据，自然就可以从键盘读到数据。
scanf(“%s”, sbuf) C库函数
|
|
read(0, rbuf, ***)

在scanf函数之前，close(0),会发生错误-------直接不让你输入，scanf底层实现需要调用read

int main(){char buf[30]={0};close(0);scanf("%s",buf);   printf("buf=%s\n",buf);return 0;
}

/dev/stdout:标准输出文件

1. 程序开始运行时，默认open(“/dev/stdout”, O_WRONLY)将其打开，返回的文件描述符是1
2. dev/stdout这个文件代表了显示器—通过1这个文件描述符，可以将数据写（打印）到屏幕上显示

write(1, buf, strlen(buf))

buf数据显示到屏幕上的，数据中转过程：

write应用缓存buf ——> open /dev/stdout时开辟的内核缓存——> 显示器驱动程序的缓存——> 键盘

#include <unistd.h>
#include<stdio.h>
int main(){write(1,"hello,world\n",12);return 0;
}

因为程序开始运行时，就默认打开了代表了显示器/dev/stdout文件，然后1指向这个打开的文件。

printf下层调用的是write函数，write会使用1来写数据，

既然1所指文件代表的是显示器，自然就可以将数据写到显示器了

 int a=100;write(1,&a,sizeof(a));//注意是取地址
//输出是ASCII编码
/*下面是转换成数字*/
int main(){int a=72;write(1,&a,sizeof(a));//注意是取地址char buf[2]={0};buf[0]=a/10+'0';buf[1]=a%10+'0';write(1,buf,2);return 0;
}
//也就是printf通过指定%d、%f等，自动将其换为对应的字符，然后write输出，完全不用自己来转换。

/dev/stderr:标准出错输出文件

默认open(“/dev/stderr”, O_WRONLY)将其打开，返回的文件描述符是2

通过2这个文件描述符，可以将报错信息写（打印）到屏幕上显示

int main(){int a=72;write(2,&a,sizeof(a));//注意是取地址write(2,"hello",5);return 0;
}

1和2啥区别？

使用这两个文件描述符，都能够把文字信息打印到屏幕。如果仅仅是站在打印显示的角度，其实用哪一个文件描述符都能办到。

1、2：有各自的用途

1：专用于打印普通信息
2：专门用于打印各种报错信息

使用write输出时:

• 如果你输出的是普通信息，就使用1输出。
• 如果你输出的是报错信息，就使用2输出

int main(){perror("fail");return 0;
}

执行成功，但是：

int main(){close(2);perror("fail");return 0;
}

会出错，close(1)不出错

2.lseek函数

lseek函数是设置偏移量的值，也就是改变文件指针的位置，从而实现对文件的随机存取。

lseek所需的头文件和函数原型

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

• offset----偏移量，以字节为单位，可正可负
• whence----粗定位，有三个符号常量
  • SEEK_SET-----距离文件起始位置
  • SEEK_CUR-----文件当前位置
  • SEEK_END----距离文件结束位置

不过当whence被指定为SEEK_SET时，如果offset被指定为负数的话，是没有意义:
因为已经到文件头上了，在向前移动就越界了，不再当前文件的范围内了

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include<stdio.h>
int main(){int fd=open("mm.txt",O_RDWR|O_CREAT|O_EXCL,0666);//在文件从‘a’写到‘z’for(char i='a';i<='z';i++)write(fd,&i,sizeof(char));lseek(fd,3,SEEK_SET);//偏移文件头char c;read(fd,&c,1);printf("%c",c);close(fd);return 0;
}

返回值

• 调用成功-------返回当前读写位置相对于文件开始位置的偏移量（字节）
• 调用失败-------返回-1，并给errno设置错误号

od -c 文件：以字符形式查看文件内容。

3.文件描述符表

当open打开文件成功后，会创建相应的结构体（数据结构），用于保存被打开文件的相关信息，对文件进行读写等操作时，会用到这些信息，这个数据结构就是“文件描述符表”

进程表：task_struct

• 每一个进程运行起来后，Linux系统都会为其在内存中开辟一个task_struct结构体
• task_struct专门用于存放进程在运行过程中，所涉及到的所有与进程相关的信息
  其中，文件描述符表就被包含在了task_struct中

• 这里文件描述符表的fd值存放打开的文件

• i节点信息就是文件属性信息（ls -lah来查看）

• 文件长度就是文件大小

文件状态标志

-------就是open文件时指定的O_RDONLY、O_WRONLY、O_RDWR、O_TRUNC、O_APPEND、O_CREAT、O_EXCL、O_NONBLOCK、O_ASYNC等。

-------作用：读写文件时，会先检查“文件状态标志”，看看有没有操作权限，然后再去操作文件

4.共享操作文件

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>   
//把文件名设置成宏
#define FILE_NAME "io.txt"
void print_error(char* str){perror(str);exit(-1);
}
int main(){int fd1=0;int fd2=0;fd1=open(FILE_NAME,O_RDWR);if (fd1==-1) print_error("1 open fail!");fd2=open(FILE_NAME,O_RDWR);   if (fd2==-1) print_error("2 open fail!");int i=0;while(i++<100){write(fd2,"world\n",6);sleep(1);//防止写入速度过快write(fd1,"hello\n",6);}return 0;
}

fd1和fd2会发生相互覆盖的情况

printf(“fd1=%d,fd2=%d\n”,fd1,fd2);-----一个是3，一个是4

在同一进程里面,一旦某个文件描述符被用了,在close释放之前,别人不可能使用,所以指向同一文件的描述符不可能相同

覆盖原因：

正是由于不同的文件描述符，各自对应一个独立的文件表，在文件表中有属于自己的“文件位移量”，开始时都是0。各自从0开始写，每写一个字节向后移动一个字节，他们写的位置是重叠的，因此肯定会相互的覆盖。

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>   
//把文件名设置成宏
#define FILE_NAME "io.txt"
void print_error(char* str){perror(str);exit(-1);
}
int main(){int fd1=0;int fd2=0;fd1=open(FILE_NAME,O_RDWR|O_APPEND);if (fd1==-1) print_error("1 open fail!");fd2=open(FILE_NAME,O_RDWR|O_APPEND);   if (fd2==-1) print_error("2 open fail!");printf("fd1=%d,fd2=%d\n",fd1,fd2);int i=0;while(i++<100){write(fd2,"world\n",6);sleep(1);//防止写入速度过快write(fd1,"hello\n",6);}return 0;
}

注意：两个都得指定O_APPEND，只指向其中一个，依然覆盖

多个进程操作同一个文件

​ 不同进程打开同一文件时，各自使用的文件描述符值可能相等，比如我们例子中的1和2进程，它们open后的描述符就相等。

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>   
//把文件名设置成宏
#define FILE_NAME "io.txt"
void print_error(char* str){perror(str);exit(-1);
}
int main(){int fd1=0;fd1=open(FILE_NAME,O_RDWR|O_TRUNC);if (fd1==-1) print_error("1 open fail!");printf("fd1=%d\n",fd1);int i=0;while(i++<30){write(fd1,"World\n",6);sleep(1);//防止写入速度过快}return 0;
}

file1.c和file2.c只有write语句不同，一个是hello,一个是world.然后各自执行

同样的，指定O_APPEND标志，写操作时，使用文件长度去更新文件位移量，保证各自操作时，都在文件的尾部操作，就不会出现相互覆盖的情况。