标准C库函数 和 Linxu系统IO函数 open和close 虚拟地址空间

C库的IO函数

C库函数通过  FILE指针  来访问文件并索引到对应磁盘文件，

FILE文件指针（结构体）

　　文件描述符：定位文件 

　　文件读写指针：对数据进行操作 读写指针

　　缓冲区：提高效率

FILE 是  _IO_FILE   的重定义

struct _IO_FILE
{
  int _flags;        /* High-order word is _IO_MAGIC; rest is flags. */

  /* The following pointers correspond to the C++ streambuf protocol. */
  char *_IO_read_ptr;    /* Current read pointer */　　　　//读指针
  char *_IO_read_end;    /* End of get area. */
  char *_IO_read_base;    /* Start of putback+get area. */
  char *_IO_write_base;    /* Start of put area. */
  char *_IO_write_ptr;    /* Current put pointer. */　　　　//写指针
  char *_IO_write_end;    /* End of put area. */
  char *_IO_buf_base;    /* Start of reserve area. */  　　//缓冲区起始
  char *_IO_buf_end;    /* End of reserve area. */　　　　　//缓冲区结束　

  /* The following fields are used to support backing up and undo. */
  char *_IO_save_base; /* Pointer to start of non-current get area. */
  char *_IO_backup_base;  /* Pointer to first valid character of backup area */
  char *_IO_save_end; /* Pointer to end of non-current get area. */

  struct _IO_marker *_markers;

  struct _IO_FILE *_chain;

  int _fileno;//文件描述符    标准C库的IO函数调用会调用Linux系统的IO函数，系统IO函数会返回一个文件描述符fd标识，标准C库得到fd赋给 _fileno 通过fd文件描述符的值获取文件位置
  int _flags2;
  __off_t _old_offset; /* This used to be _offset but it's too small.  */

  /* 1+column number of pbase(); 0 is unknown. */
  unsigned short _cur_column;
  signed char _vtable_offset;
  char _shortbuf[1];

  _IO_lock_t *_lock;
#ifdef _IO_USE_OLD_IO_FILE
};

标准 C 库 IO 和 Linux 系统 IO 的关系

虚拟地址空间  ：解决程序加载内存的问题，解决堆、栈的问题。

虚拟地址空间是不存在的，是虚拟的想象中的空间，  32位开辟的虚拟地址空间一般位2^32(4GB)  64位开辟的虚拟地址空间一般位2^48。

以4G为例：最多为4G但是理想状态，实际用不到4G，堆空间为  低地址向高地址存储， 栈空间为高地址往低地址存储，

内核区：用户无读写权限，想要操作内核数据，需要进行系统调用，调用Linux系统的API函数

 文件描述符  

　　程序：不占用内存空间，仅占用磁盘空间。

　　进程(正在运行的程序)：操作系统创建，给运行的程序分配的一些资源，占用内存空间，启动后有虚拟地址空间，通过CPU中MMU逻辑管理单元，将虚拟地址空间中数据映射到物理内存中。

　　文件描述符：在进程的内核区，（Linux内核就是一个程序，PCB进程控制块是一个复杂的结构体），结构体中有一个数组，即文件描述符表（文件描述符表，表中每个文件描述符都对应一个文件），默认大小为1024，同时能打开的最多文件数为1024个。

　　文件描述符表：前三位默认占用：标准输入，标准输出，标准错误，且默认打开，对应于当前使用的终端。

open函数和close函数  

/*
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    //多个头文件 是因为open函数中多个参数在不同头文件中,调用的时候按需使用
    //打开一个存在的文件
    int open(const char* pathname, int flags);
        参数:
            - pathname:要打开的文件路径
            - flags:对文件的操作权限设置还有其他的设置
            O_RDONLY, O_WRONLY, O_RDWR 这三个设置是互斥的
        返回值: 返回一个新的文件描述符,如果调用失败,返回 -1
    
    errno:属于Linux系统函数库,库里面的一个全局变量,记录的是最近的错误号
    #include <stdio.h>
    void perror(const char* s)
        作用:打印errno对应的错误描述
        s参数:用户描述,比如hello,最终输出的内容是 hello:xxx(实际的错误描述)

    //创建一个新的文件
    int open(const char* pathname, int flags,mode_t mode);
*/
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>      //perror函数
#include <unistd.h>     //close函数
int main()
{
    int fd = open("a.txt",O_RDONLY);//fd文件描述符:file descriptor
    if(fd == -1)
    {
        perror("open");//打印  open:具体错误原因
        //open:No such file or directory
    }
    //关闭
    close(fd);
    return 0;
}

未创建  a.txt  文件前，输出错误

 rwx三个一组： 当前文件权限，所在组文件权限，其他文件权限  

　　r：读取　　　　w：写　　　　x：可执行权限

umask:0002(普通用户)(不同用户的umask值不同)  root用户(0022)

umask  022  将umask设置为 0022(仅在当前终端有效) 

　　例如：设置权限最高为0777(八进制)  但是根据     最终的权限: mode & ~umask  普通用户的设定umask为(0002)   结果为0775 其他文件权限降低

/*
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>

    //创建一个新的文件
    int open(const char* pathname, int flags,mode_t mode);
    参数:
        - pathname:要创建的文件路径
        - flags:对文件的操作权限和其他设置
                - 必选项: O_RDONLY,  O_WRONLY,  O_RDWR   互斥 三选一
                - 可选项: O_CREAT 文件不存在,创建新文件 
        - mode:八进制的数,表示创建出新文件的操作权限 
        最终的权限是:  mode & ~umask
        umask:0002(普通用户)(不同用户的umask值不同)  root用户(0022)  
        0002取反(~umask)   0775
        0777(111 111 111) & 0775(111 111 101)
        按位与(0与任何书都为0)---> 111111101   0775 
        umask作用就是抹去 某些权限   
        
        int fd = open("create.txt",O_RDWR | O_CREAT,0777);  为什么用  | (按位或)   
        flags参数是一个 int类型的数据 占4个字节, 32位
        flags  32个位,每一个就是一个标志位
        第几位:  1--R   2--W  3--RW  4--CREATE
*/
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>      //perror函数
#include <unistd.h>     //close函数

int main()
{
    //创建一个新的文件
    int fd = open("create.txt",O_RDWR | O_CREAT,0777);//键入0777 由于普通用户umask 结果为0775

    if(fd == -1)
    {
        perror("open");
    }
    //关闭
    close(fd);
    return 0;
}