Linux——文件的系统调用

我们之前了解了文件的操作，我们现在要探究一下这背后的更底层的原因——系统调用。

open

我们用fopen来打开文件，其实这是C语言的提供的接口，我们调用了fopen之后，操作系统会调用更底层的接口——open系统调用。

我们可以不用C语言的接口，直接用操作系统的系统调用，来创建一个文件：
我们来看看这两个函数的参数：
先来了解一下flags参数：

flags参数

我们看到flags有这样的几个可选项：O_RDONLY, O_WRONLY, O_RDWR，从左到右分别是：只读，只写，可读写。
除此之外还有这几个在创建文件时候的参数：

创建文件

我们可以用系统调用来创建我们的文件：

创建文件之后，我们记得要关闭文件，关闭文件也有自己的系统调用：
我们包含一下头文件：
运行一下：

我们看到现在我们的文件是被正确的创建出来了，但是感觉有点怪怪的，而且这个文档的权限是乱的，这是怎么回事？我们还没有用我们open的第三个参数mode，这第三个参数，就表明了你要以什么样的方式来创建文件，我们把第三个参数加上：
我们看到我们创建文件时，文件的权限是正常了，但是好像不是我们设置的权限，还记的我们之前的权限掩码吗？umask：

umask限制了我们创建文件时候的权限，我们也可以通过系统调用去设置：
我们现在把umask设置为0：

我们现在发现这时候的权限是按照我们的权限设置的了，并且我们看看权限掩码：
我们发现权限掩码并没有发生改变，因为我们只是设置设置了这个文件的权限，并没有修改系统的umask。那么我们有两个umask，那么创建文件的时候应该听谁的？我们就近原则，谁离的open近，听谁的。

写入操作

我们打开文件之后，我们就可以向这个文件里写入内容，而写入，我们只有一个系统调用：write：

我们可以来试试：


我们此时，将写入的字符写短一些：

我们再来看看：

我们发现此时的写入是覆盖式写入，并没有把原来的内容清除，如果我们想在写入新内容之前把旧内容清空，我们要加上一个标志：O_TRUNC：

加上这个标志之后，我们每次创建文件之前，文件的内容都会被清空：


同时，我们如果想追加写入的话，我们的加上O_APPEND：


我再执行一次mybin：

又追加了一条Hello world。

理解fd（file descriptor）

我们在了解open系统调用的时候，我们注意一下它的返回值：

而手册里面又是这样描述这个返回值的：
手册里说，会返回一个文件描述符，也就是我们的fd（file descriptor），我们可以把它打印出来看看：

我们发现每一个fd是一串连续的小整数，一个连续的数组下标，我们通常会想到数组，FILE指针里会不会封装了一个类似于数组的结构。

其实是的，我们的PCB中会封装一个结构，这个结构是一个数组，用来存放这个进程打开的文件：

那为什么是从3开始放的呢？其实这个表会先默认放3个：stdin，stdout，stderr（标准输入，输出，错误）

文件描述符表是在操作系统中用于跟踪和管理打开文件的数据结构。每个正在运行的进程都有一个文件描述符表，它记录了该进程打开的文件以及相应的信息。文件描述符是一个非负整数，通常是小整数。以下是文件描述符表的一些基本概念：
标准文件描述符：
0：标准输入（stdin）
1：标准输出（stdout）
2：标准错误（stderr）
这三个文件描述符是每个进程默认打开的，用于输入、输出和错误处理。
打开文件：
当进程打开一个文件时，操作系统会分配一个文件描述符，该描述符在文件描述符表中占据一个条目。这个条目包含有关打开文件的信息，如文件位置、权限等。
文件描述符的限制：
操作系统为每个进程设置了文件描述符的数量限制。这个限制通常由ulimit命令来设置，它可以防止进程打开过多的文件，导致资源耗尽。
文件描述符的传递：
在某些情况下，进程可以将文件描述符传递给另一个进程。这种机制通常用于进程间通信或重定向输入输出。
关闭文件描述符：
进程使用完一个文件后，应该关闭相应的文件描述符，释放资源。关闭文件描述符并不意味着删除文件，而只是释放了进程占用的资源。
文件描述符表的操作：
操作系统提供了一系列系统调用（如open、read、write、close等）来操作文件描述符表，使进程能够进行文件的读写和管理。
dup和dup2系统调用：
这两个系统调用允许一个文件描述符的副本被创建，从而使得同一个文件可以被多个文件描述符引用。这在重定向输入输出时非常有用。

我们可以打印出来看看：