20191320-2021-2022-1-diocs 学习笔记4

第7章 文件操作——教材知识点归纳

7.1文件操作级别

linux中文件操作可以分为5个级别，从低等级到高等级分别为：

1.硬件级别：
fdisk：将盘进行分区。
mkfs：格式化磁盘分区。
fsck：检查系统。
碎片整理：压缩文件系统中的文件

2.内核中的文件系统函数
由k开头，从操作系统内核层面提供文件操作支持。

3.系统调用
用户模式程序使用系统调用来访问内核函数。常见函数有open()、read()、lseek()、close()等，在第8章中有相关内容。

4.I/O库函数
使用库函数进行文件操作，在第9章中有相关内容。

5.用户命令
直接在终端进行文件操作使用的命令。

7.2文件I/O操作

教材上的图片充分展示了文件操作执行的原理和操作，分为内核的以及用户进行的操作。

7.3低级别文件操作

磁盘可以被划分成多个逻辑单元，称为分区。操作系统引导程序可以从不同的分区引导不同的操作系统。有主引导记录(MBR)。MBR可以将硬盘分为多个区，扩展分区在扩展分区区域内形成一个链表，对应多个分区。
fdisk将一个存储设备进行分区。而仅仅使用fdisk完成的分区并不能使用，还需要格式化分区。格式化分区的作用是为特定的文件系统准备分区，来存储文件。使用的是mkfs命令。

7.4-7.5 ext2文件系统

Linux使用的默认文件系统就是ext2。ext2文件系统总共有1440个块，每个块大小1KB。其中B0是引导块，文件系统不使用，它用于容纳引导操作系统时使用的引导程序。
B1是超级块，用于容纳关于整个文件系统的信息。

第8章 使用系统调用进行文件操作——教材知识点归纳

8.1~8.2系统调用和I/O库函数

操作系统中，进程以两种不同的方式运行：内核模式（Kmode）和用户模式（Umode）。Umode权限有限，特殊权限的操作需要在Kmode下进行。系统调用（System Call）机制允许进程进入Kmode，执行更高权限的操作。

Linux系统调用手册页保存在/usr/man/目录中，Ubuntu保存在/usr/share/man目录。

8.3使用系统调用进行文件操作

系统调用由程序发出，每个系统调用是一个库函数，汇集系统调用参数，最终向内核发出系统调用。
系统调用：int syscall(int a, int b, int c, int d);其中a为系统调用编号，b、c、d都是内核参数。
基础系统调用函数：

int mkdir(char *pathname, int privilege);创建以pathname为名的路径，其权限为privilege。返回-1为失败，返回1为成功。
int rmdir(char *pathname);移除目录（此目录必须为空目录）。
int chdir(char *pathname);更改当前路径到pathname。
char *getcwd(char *buf,size_t size);将当前工作目录的绝对路径复制到参数buffer所指的内存空间中,参数size为buf的空间大小。
int access(const char *pathname, int mode);access函数用来判断指定的文件或目录是否存在。
int chmod(char *path, mode_t mode);更改某个文件的权限。
int chown(char *name, int uid, int gid);更改某个文件的所有者。
int link(char *oldpath, char *newpath);链接新文件名到旧文件名（硬链接）
int unlink(char *pathname);减少文件链接数，如果链接数为0，就删除文件
int symlink(char *oldpath, char *newpath);为文件创建一个符号链接
int rename(char *oldpath, char *newpath);重命名文件
int utime(char *pathname, struct utimebuf *time);更改文件访问时间和修改时间。

8.4常用的系统调用

常用文件操作：

int stat(char *filename, struct stat *buf);获取文件状态信息
int open(char *file, int flags,int mode);打开一个文件进行读、写
int close(int fd);关闭打开的文件描述符
int read(int fd, char buf[], int count);读取
int write(int fd, char buf[], int count);写入

8.5链接文件

链接的含义：每个文件都有一个路径名称，但Linux中允许不同的路径对应同一个文件，这就是链接文件。
链接分为：硬链接、软链接（符号链接）

硬链接：硬链接文件共享文件系统中相同的文件表示数据结构。硬链接适用于非目录文件。
对应操作：

命令：ln oldpath newpath。
系统调用：link(char *oldpath, char *newpath)

软链接（符号链接）：newpath是LNK形的普通文件，作为一个绕行标志，使得访问指向链接好的文件。（.lnk文件，我觉得可以理解为Windows系统下的快捷方式）
对应操作：

命令：ln -s oldpath newpath。
系统调用：symlink(char *oldpath, char *newpath)。

8.6stat系统调用

stat函数可以用于获取文件的状态。stat函数使用时要先声明结构体指针用于写入，返回值以写入指针所指结构体的方式返回。

struct stat {
        mode_t     st_mode;       //文件相应的模式。文件，文件夹等
        ino_t      st_ino;       //inode节点号
        dev_t      st_dev;        //设备号码
        dev_t      st_rdev;       //特殊设备号码
        nlink_t    st_nlink;      //文件的连接数
        uid_t      st_uid;        //文件全部者
        gid_t      st_gid;        //文件全部者相应的组
        off_t      st_size;       //普通文件。相应的文件字节数
        time_t     st_atime;      //文件最后被訪问的时间
        time_t     st_mtime;      //文件内容最后被改动的时间
        time_t     st_ctime;      //文件状态改变时间
        blksize_t st_blksize;    //文件内容相应的块大小
        blkcnt_t   st_blocks;     //伟建内容相应的块数量
};

通过使用stat函数，我们就可以知道对应文件的相关信息，通过其返回的结构体获取相应的信息。对于路径，目录也是一个文件，我们也可以获取目录的信息，通过这些，完全可以实现一个自己的简单ls程序 。

8.7open-close-lseek系统调用

文件在C程序中都是以描述符的形式管理。通过文件管理，可以对文件进行读取、写入。

int lseek(int fd, int offset, int whence);将文件描述符的直接偏移量重新定义。

8.8~8.10 read()系统调用、write系统调用

read()将n个字节从打开的文件描述符读入用户控件中的buf[]。如果失败则返回-1。
write()将n个字节从buf写入，以打开文件描述符方式中的写、读写或追加的形式完成，返回值为实际写入的字节数，通常等于n。
通过使用read()、write()系统调用，可以实现文件的复制。

实践内容过程、问题解决过程

实践了三个内容：
1.编写C程序一次创建多个目录
2.文本文件的读取和写入

1.编写C程序一次创建多个目录

实现过程：

参照书上C8.1，完成了使用mkdir创建目录的功能。代码如下：

#include <stdio.h>
#include <errno.h>

int main(int argc, char * argv[]){
        int r;
        for(int i=1;i<argc;i++){
                r = mkdir(argv[i],0766);
                if(r<0){
                        printf("error occured\n");
                        return -1;
                }
        }
        return 0;
}

运行截图：

问题与解决：

在实现的过程中遇到报错，查看错误代码返回为17，对应的是文件已存在，但是没有没有传入已有的文件名？
经检查是对argc，argv的功能理解错误，argv[0]存储的是文件本身的名称，如果i的初始值为0，就会出错，我刚开始时，i的初始值就是设为0，而不是从1开始，在调整后，程序正常运行并创建了目录。
资料：

argc 是 argument count的缩写，表示传入main函数的参数个数；
argv 是 argument vector的缩写，表示传入main函数的参数序列或指针，并且第一个参数argv[0]一定是程序的名称，并且包含了程序所在的完整路径，所以确切的说需要我们输入的main函数的参数个数应该是argc-1个；
文本文件的读取

代码链接

代码包括一些以前的代码，在码云。链接：https://gitee.com/Ressurection20191320/code/tree/master/IS