• 文件描述符
• 重定向
• 文件系統(tǒng)
• 軟鏈接和硬鏈接
• 動態(tài)庫和靜態(tài)庫

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文件描述符

上面兩個接口分別是c語言的fread接口和linux的read接口，當我們在使用的時，可能會有疑問，為什么linux的io接口能只通過一個整型的fd來操控文件和io?這個fd又是什么？

文件描述符fd

大家應該聽說過，linux下一切皆文件

task_struct也就是pcb在Linux下的實現(xiàn)，然后其中的*files指針，就指向了一個文件描述表，表包含的數(shù)組fd_array[]中的每一個就是一個文件指針file *，所以這個fd，就是這個數(shù)組中的一個下標，通過這個下標來找到對應位置的文件指針。

fd:fd是一個文件描述符，是文件的操作句柄，同時是fd_array[]的下標，通過這個下標來找到對應文件的文件指針。

同時，我們創(chuàng)建文件時這個下標是從3開始的，因為0，1，2分別對應stdin（標準輸入），stdout（標準輸出），stderror(標準錯誤)

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重定向

通過替換文件描述符，使得數(shù)據(jù)不再寫入原來的文件，而寫入新的文件

常見的重定向符號：

> 重定向輸出符號，覆蓋原來的內(nèi)容并寫入
>>重定向輸出符號，追加寫入

通過 > 符號將原本寫入到標準輸出的數(shù)據(jù)寫入到test1.txt

dup2

int dup2(int oldfd, int newfd)
改變數(shù)據(jù)的流向，使流向newfd的數(shù)據(jù)全都流向到oldfd中。

重定向前，若newfd已經(jīng)有打開的文件，則會關(guān)閉
重定向后，oldfd和newfd都會操作oldfd所操作的文件

首先向標準輸出輸出一個hello(需要\n刷新緩沖區(qū)，不刷新的話數(shù)據(jù)會先寫入緩沖區(qū)，直到程序結(jié)束才寫入文件)
然后將標準輸出重定向至test.txt文件中
再輸出一個world

這是hello輸出到了標準輸出中，world輸出到了文件中。

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文件系統(tǒng)

這里以Linux下的ext2文件系統(tǒng)為例

文件系統(tǒng)就是磁盤上管理文件的系統(tǒng)

每一個分區(qū)都有自己的文件系統(tǒng)。

• bitmap(位圖):一串二進制比特位，用于標記該位置是否存有數(shù)據(jù)，1為有，0為無。
• 超級塊：描述文件系統(tǒng)，例如有多少磁盤塊，有多少使用
• inode: 文件的元信息，例如大小，屬性，所占的磁盤塊地址
• data : 文件的數(shù)據(jù)
• 目錄項：文件名 + inode節(jié)點號

文件存儲的流程：

通過超級塊來找到數(shù)據(jù)塊位圖和inode位圖，然后通過數(shù)據(jù)塊位圖和inode位圖來找到空閑的數(shù)據(jù)塊和inode節(jié)點，將文件數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)塊中，將文件元信息存入inode節(jié)點。數(shù)據(jù)存儲完后，還會在當前目錄下，記錄這個文件名稱以及inode節(jié)點號（目錄項）

文件獲取的流程：

通過文件名到父目錄文件中找到對應的目錄項，獲取目錄項中的inode節(jié)點號，通過超級塊來找到對應的inode節(jié)點，再通過inode節(jié)點中文件存儲的數(shù)據(jù)塊的地址來訪問文件數(shù)據(jù)

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軟鏈接和硬鏈接

硬鏈接：

本質(zhì)上和源文件沒什么不同，和源文件共享同一個inode節(jié)點，通過這個inode節(jié)點來訪問文件數(shù)據(jù)

創(chuàng)建方法：ln [源文件] [鏈接文件.hard]

軟鏈接（符號鏈接）：

本質(zhì)上是一個獨立的文件，有自己的inode節(jié)點，文件數(shù)據(jù)中保存源文件的路徑，通過這個路徑來訪問源文件

創(chuàng)建方法：ln -s [源文件][鏈接文件.soft]

創(chuàng)建test.txt的硬鏈接和軟鏈接

可以通過鏈接文件訪問數(shù)據(jù)。

刪除源文件后硬鏈接還可以訪問源文件數(shù)據(jù)，軟鏈接失效。

原因：硬鏈接與源文件共用同一個inode,刪除源文件后只是減少了inode的一個鏈接數(shù)，硬鏈接文件還可以繼續(xù)訪問源文件數(shù)據(jù)。而軟鏈接是通過源文件路徑來訪問數(shù)據(jù)，但是源文件已經(jīng)刪除，所以路徑訪問不到，無法獲取源文件數(shù)據(jù)。

同時需要注意的是，刪除一個文件，文件并不會立即刪除，而是先刪除了目錄項中的文件名信息，并使inode的鏈接數(shù)減一，只有鏈接數(shù)為0時文件才會刪除。

跨分區(qū)

因為每一個分區(qū)都有自己獨立的文件系統(tǒng)，也就是說有自己的一套inode節(jié)點，所以硬鏈接是無法跨分區(qū)的，因為操作系統(tǒng)會無法識別這個inode到底是哪一個分區(qū)的，而使用路徑訪問的軟鏈接則可以跨分區(qū)。

同時，硬鏈接也無法對目錄鏈接，因為目錄本身也是跨分區(qū)的。

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動態(tài)庫和靜態(tài)庫

庫文件：打包了一堆實現(xiàn)了常用功能的代碼文件。
當我們在調(diào)用庫函數(shù)和系統(tǒng)函數(shù)的時候，例如stdio.h中的printf，我們并沒有定義對函數(shù)的實現(xiàn)，那么是在哪里實現(xiàn)的呢？
系統(tǒng)把這些函數(shù)的實現(xiàn)放到了/usr/lib下的庫文件中，如果沒有指定時，編譯器會自動到系統(tǒng)默認的庫函數(shù)搜索路徑下面進行查找，然后在鏈接階段將庫鏈接進代碼中。

函數(shù)庫分為靜態(tài)庫和動態(tài)庫兩種。

靜態(tài)庫

靜態(tài)庫的加載是在編譯鏈接時將庫函數(shù)的代碼全部加入到可執(zhí)行文件中，雖然生成的文件比較大，但是運行的使用也不需要庫文件了。

生成靜態(tài)庫方法：
gcc -c *****.c -o *****.o 先將.c文件預處理、編譯、匯編
ar -cr lib*****.a *****.o （靜態(tài)庫命名：lib**.a）將.o文件封裝成庫函數(shù)**

鏈接靜態(tài)庫方法：
1.將庫文件移動到指定路徑下：/usr/lib64 /usr/lib
2.通過環(huán)境變量指定庫的所在路徑：LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:.
3.通過gcc -L現(xiàn)象指定庫所在路徑
gcc test.c -o test -L. -l******(庫名)

動態(tài)庫

動態(tài)庫在編譯鏈接階段并沒有把代碼加入到可執(zhí)行程序中，而是在程序運行的時候鏈接加載文件庫，節(jié)約了系統(tǒng)的開銷（Linux默認使用動態(tài)庫）

生成動態(tài)庫方法：
gcc -c -fPIC *****.c -o *****.o 先將.c文件預處理、編譯、匯編
gcc -shared -o *****.o lib*****.so （靜態(tài)庫命名：lib**.so）將.o文件封裝成庫函數(shù)**

鏈接動態(tài)庫方法：
1.將庫文件移動到指定路徑下：/usr/lib64 /usr/lib
2.通過環(huán)境變量指定庫的所在路徑：LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:.

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Linux 基础I/O ：文件描述符，重定向，文件系统，软链接和硬链接，动态库和静态库的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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