linux学习 day05 基础 I/O

进程启动默认打开

进程启动会默认打开三个输入输出流，分别是stdin,stdout,stderr。

打开文件的方式

系统调用操作文件

open 函数返回值

文件描述符

可以发现 文件描述符就是进程文件打开文件数组的元素的 下标。

文件描述符的分配规则

在files_struct数组当中，找到当前没有被使用的最小的一个下标，作为新的文件描述符。

重定向的本质

使用系统调用 dup2

C 中的文件描述符FILE 本质

文件系统

通过 ls -l 查看文件基本信息原理

使用 stat 命令能够看到更多信息。

inode

Block Group：ext2文件系统会根据分区的大小划分为数个Block Group。而每个Block Group都有着相同的结构组成。政府管理各区的例子。

超级块（Super Block）：存放文件系统本身的结构信息。记录的信息主要有：bolck 和 inode的总量，未使用block和inode的数量，一个block和inode的大小，最近一次挂载的时间，最近一次写入数据的时间，最近一次检验磁盘的时间等其他文件系统的相关信息。Super Block的信息被破坏，可以说整个文件系统结构就被破坏了。

GDT，Group Descriptor Table：块组描述符，描述块组属性信息。

块位图（Block Bitmap）：Block Bitmap中记录着Data Block中哪个数据块已经被占用，哪个数据块没有被占用.

inode位图（inode Bitmap）：每个bit表示一个inode是否空闲可用。

inode节点表:存放文件属性 如 文件大小，所有者，最近修改时间等。

数据区：存放文件内容。

创建文件的操作操作系统做了什么？

1. 存储属性
   内核先找到一个空闲的i节点（这里是263466）。内核把文件信息记录到其中。

2. 存储数据
   该文件需要存储在三个磁盘块，内核找到了三个空闲块：300,500，800。将内核缓冲区的第一块数据复制到300，下一块复制到500，以此类推。

3. 记录分配情况
   文件内容按顺序300,500,800存放。内核在inode上的磁盘分布区记录了上述块列表。

4. 添加文件名到目录
   新的文件名abc。linux如何在当前的目录中记录这个文件？内核将入口（263466，abc）添加到目录文件。文件名和inode之间的对应关系将文件名和文件的内容及属性连接起来。

硬链接

根据文件系统，可以返现磁盘文件并不是文件名，而是inode。其实在linux中可以让多个文件名对应于同一个inode。

执行一下命令查看结果！

touch abc
ln abc def
ls -1i
1
2
3

可以发现abc def 的链接状态完全相同，它们被称为指向文件的硬链接，内核记录了这个链接数。

删除文件时干了两件事：
1 在目录中将对应的记录删除。
2. 将硬链接数-1，如果硬链接数==0，则释放对应磁盘。

软链接

acm

a : Access 最后访问时间
c : Modify 文件内容最后修改时间
m : Change 属性最后修改时间

动态库与静态库

静态库（.a）：程序在编译链接的时候把库的代码链接到可执行文件中。程序运行的时候将不再需要静态库。

动态库（.so）：程序在运行的时候才去链接动态库的代码，多个程序共享使用库的代码。

一个与动态库链接的可执行文件仅仅包含它用到的函数入口地址的一个表，而不是外部函数所在目标文件的整个机器码。

在可执行文件开始运行以前，外部函数的机器码由操作系统从磁盘上的该动态库中复制到内存中，这个过程称为动态链接（dynamic linking）。

动态库可以在多个程序间共享，所以动态链接使得可执行文件更小，节省了磁盘空间。操作系统采用虚拟内存机制允许物理内存中的一份动态库被要用到该库的所有进程共用，节省了内存和磁盘空间。

制作静态库

1. 将自己写的牛X的代码，的文件编译成 **.o
2. 使用ar 命名生成静态库

 ar -rc lib库名.a ax.o bx.o 
1

3. 欣赏自己的静态库

ar -tv lib库名.a

t:列出静态库中的文件
v:verbose 详细信息
1
2
3
4

4. 使用

gcc main.c -L. -l库名
-L 指定库路径
-l 指定库的名字
1
2
3

库的搜索路径

从左到右搜索 -L 指定的目录。
环境变量指定的目录(LIBRARY_PATH)
系统指定的目录

/usr/lib
/usr/local/lib

生成动态库

shared ：表示生成共享库格式。
fPIC: 产生位置无关码(position independent code)
库名规则： libxxx.so

示例：

gcc -fPIC -c sub.c add.c 
gcc -shared -o libmymath.so *.o 
1
2

使用动态库

l：链接动态库，只要库名即可(去掉lib以及版本号)
L：链接库所在的路径.

示例： gcc main.o -o main –L. -lhello

运行动态库

1、 拷贝 .so 文件到系统共享库路径下，一般是 /usr/lib

2、 更改LD_LIBRARY_PATH

export LD_LIBRARY_PATH = .so 所在目录

使用外部库

编译时 带上 -l库名, 如果没进行库的安装最好指定库的路径 -L path
示例：
gcc -Wall calc.c -o calc -lm
-lm表示要链接libm.so或者libm.a库文件