1.7 文件IO1

在计算机编程中，文件输入/输出（IO）是程序与磁盘存储交互的关键部分。本文将深入探讨在标准C库中的文件IO函数以及Linux系统IO的相关知识点。 `fflush`函数用于刷新缓冲区。当我们在进行文件操作时，数据通常会先被存储在内存的缓冲区中，而不是直接写入磁盘。`fflush`可以确保缓冲区中的内容被立即写入文件，防止数据丢失。在某些情况下，如程序异常终止，未刷新的缓冲区数据可能会丢失。 缓冲区满的情况通常发生在使用缓冲IO时，例如`fread`和`fwrite`。当缓冲区达到其最大容量（默认通常是8192字节）时，需要清空缓冲区以继续读写操作。这可以通过`fflush`来实现，或者在某些情况下，如调用`fclose`时，系统会自动刷新缓冲区。 正常关闭文件是非常重要的，有三种常见方式： 1. 使用`fclose`函数显式关闭文件。 2. 在`main`函数返回时，系统会关闭所有打开的文件。 3. 使用`exit`函数退出程序时，也会关闭文件。 在标准C库中，`fopen`函数用于打开文件，并返回一个`FILE`指针，该指针代表文件描述符，用于后续的读写操作。`fclose`用于关闭文件，`fread`和`fwrite`则分别用于读写文件内容。`fseek`用于改变文件读写指针的位置，`ftell`返回当前指针位置，而`feof`检查是否到达文件末尾。 在Linux系统IO中，文件描述符是一个整数值，用来标识进程打开的文件。例如，0表示标准输入，1表示标准输出，2表示标准错误。每次打开新的文件，都会分配一个新的、最小的空闲文件描述符。`open`函数用于打开文件，`close`关闭文件描述符，`read`和`write`分别用于读写文件内容，`lseek`改变文件偏移量，`stat`获取文件的元信息。 虚拟地址空间是操作系统为每个进程提供的抽象内存模型，包括受保护的内核空间和用户空间。代码段（`.text`）、数据段（`.data`、`.bss`）以及堆和栈空间都在用户空间内，而内核空间存储了操作系统核心、设备驱动和虚拟文件系统（VFS）等。 在文件描述符表中，每个进程都有自己的独立表，记录着与文件相关的状态。例如，`/dev/tty`表示当前终端，且标准输入、输出和错误默认都有对应的文件描述符。 `struct stat`结构体包含了关于文件的各种信息，如设备号、节点号、文件权限、大小、访问时间等。其中，`st_mode`字段用于描述文件的类型和权限，如S_IFREG表示普通文件，S_IFLNK表示符号链接，而S_IRUSR、S_IWUSR、S_IXUSR等位标识了用户对文件的读、写、执行权限。 文件IO涉及到从用户空间的缓冲区到内核空间的I/O操作，再到磁盘的物理读写。理解这些概念对于编写可靠的文件处理程序至关重要。在标准C库和Linux系统接口之间，开发者可以灵活地控制数据的读写和文件管理，以满足各种应用需求。