Linux 系统编程

目录

一：什么是API

二：linux系统编程和网络编程学什么

三：文件IO 

打开文件，读写文件，关闭文件

四：打开文件时候，open函数做了什么 

五：open的使用 

文件描述符（0~1023）

errno和错误号

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一：什么是API

API：

• 英文全称叫Application Programming Interface
• 翻译过来就是应用编程接口（其实就是函数接口）

谁来提供API?

大体上有两个，库和OS。
        （1）库（c/c++/java等的库）：调用库API，可以获取库函数提供的功能。
        （2）OS：调用OS API（系统API），可以获取OS函数提供的功能。

        80%库API（库函数）都是基于OS API（系统函数）实现的，你调用库API时，基本都是间接调用了OS API的.

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库的意义何在？

1.实现不同OS平台的兼容(不同OS的系统API是不一样的)

2.库函数在系统函数的基础上，还叠加了一些额外的功能

       

比如:你调用Linux C库提供的printf函数时，其实printf最终调用的还是Linux OS的write这个系统API，我们知道printf函数有%d %s等格式化的输出，这种格式化的输出并不是write系统API提供的，其实是printf对write做二次封装时，叠加一些性的更加人性化的功能。

二：linux系统编程和网络编程学什么

           学的就是Linux OS所提供的各种API，学会使用这些OS API后，在编程时直接调用这些系统API，直接获取OS提供的各种功能（服务）。

1.  学习OS API，有助于理解OS这个东西
2.  帮助我们理解文件读写、进程、进程间通信、线程、信号、锁等概念

库都是基于系统API实现的，只不过做了一层封装而已

 操作系统可以给应用程序提供的服务：

• 读写文件---文件IO
• 获取文件属性---文件属性
• 标准io----读写文件的库函数
• 获取系统信息---时间
• 进程环境（应用程序运行依赖于进程的环境）
• 进程控制
• 进程关系（父子关系。。。）
• 本机进程间的通信（同一台电脑）
• 网络通信----跨机通信

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课程大纲
        （1）文件io
        （2）操作文件属性
        （3）c库提供标准io

•  基于文件io实现
•  Linux的c库的标准io函数基于Linux的文件io实现。
• 对比文件io和标准Io的异同

        （4）获取OS的系统信息------ 比如获取时间。   
        （5）进程相关内容

1. 进程环境
2. 进程控制
3. 进程关系
4. 进程间通信（ipc）     

        （6）高级io-----读写文件的一些高级用法。

        （7）网络编程------建议先看《计算机体系结构》网络篇的网络基础知识

三：文件IO 

当有OS的时候，应用程序基于OS运行，必须通过OS的API才能操作底层硬件

打开文件，读写文件，关闭文件

#include 
#include 
#include 
#include 
#include
#include
int main(){
   int fd =0;
   fd= open("./fff.txt",O_RDWR);  
   if (fd==-1)
   {
      printf("open fail\n");
      return 0;
   }
   else{
      printf("open suc!\n");
   }
   char buf1[]="hello world";
   write(fd,(void*)buf1,strlen(buf1));
   //ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
    lseek(fd,SEEK_SET,0);
   //off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
   char buf2[30]={0};
   read(fd,buf2,sizeof(buf2));
   //ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
   printf("buf2=%s\n",buf2);
   close(fd);
   return 0;
}

用 man 2 open//write//read----找到库文件原型和需要的头文件

读文件前，把写指针移动最前方------lseek（SEEK_SET）

四：打开文件时候，open函数做了什么 

open将文件打开成功的话:

1：记录打开文件的信息

a)程序运行起来后就是一个进程了，OS会创建一个task_struct的结构体，记录进程运行时的各种信息---------所打开文件的相关信息

b)open将文件成功打开后，在task_struct中又会创建一些结构体（数据结构），用于记录当前进程目前所打开文件的信息
     后续所有的文件操作，都需要依赖于这些信息，其中就包括指向打开文件的文件描述符。

2：open函数会申请一段内存空间（内核缓存），后续读写文件时，用于临时缓存数据

缓存-----开辟的一段内存空间

内核缓存-----open是OS所提供的系统函数，属于OS内核的一部分，所以open函数所开辟的缓存空间，就是内核缓存

open为什么要开内核缓存空间？
             内存读写速度 > 磁盘读写速度的，有了在内存中开辟的内核缓存后，上层读写数据时，会直接读写缓存，速度会很快，至于缓存与磁盘上文件数据的交换，就留给下层去做，这样可以节省上层操作的时间。

             open时只是开辟了内核缓存空间，里面并没有数据，只有当进行读写数据时，才会缓存读写的数据。

写：应用缓存的数据os写到内核缓存，然后下层通过驱动程序写到硬件磁盘，其中驱动程序里面也有驱动缓存，进行数据流动 

五：open的使用 

 重点：flag参数

flags 之 O_RDONLY、O_WRONLY、O_RDWR、O_TRUNC、O_APPEND

flags用于指定文件的打开方式，这些宏还可以使用|组合，比如O_RDONLY | O_APPEND

三个参数：

三个参数mode，用于指定新创建文件的原始权限----- O_CREAT、O_EXCL 

当O_EXCL与O_CREAT同时被指定，打开文件时，如果文件之前就存在的话，就报错。

文件描述符（0~1023）

        open成功就会返回一个非负整数（0、1、2、3...）的文件描述符，文件描述符指向了打开的文件，后续的read/write/close等函数的文件操作，都是通过文件描述符来实现的。

        open返回的数字是当前最小没用的哪一个

        文件关闭后，当前文件符会被释放，等着下一次open时，被重复利用

open-----Linux 的系统函数（文件io函数）；fopen----C库的标准io函数

errno和错误号

错误号代表了一种错误，产生这个错误时，会自动的将错误号赋值给errno这个全局变量

错误号和errno全局变量被定义在了errno.h头文件，使用errno时需要包含这个头文件
perror是一个C库函数，不是一个系统函数

perror函数可以自动将“错误号”换成对应的文字信息，并打印出来