文件进程linux系统编程之文件与I/O(五):打开文件的内核结构file和重定向

最近研究文件进程,稍微总结一下,以后继续补充:

    一、打开文件内核数据结构

    1、一个进程打开两个文件

    文件和进程

    文件状态标记:读、写、追加、同步、非阻塞等

    

    2、一个进程两次打开同一文件

    文件和进程

    3、两个进程打开同一文件

    文件和进程

    示例程序:

    

    

 C++ Code 
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/*************************************************************************
    > File Name: file_share.c
    > Author: Simba
    > Mail: dameng34@163.com
    > Created Time: Sat 23 Feb 2013 02:34:02 PM CST
 ************************************************************************/

#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>

#define ERR_EXIT(m) \
     do { \
        perror(m); \
        exit(EXIT_FAILURE); \
    }  while( 0)

int main( int argc,  char *argv[])
{
     int fd1, fd2;
     char buf1[ 1024] = { 0};
     char buf2[ 1024] = { 0};
     /* 进程控制块PCB
     * struct task {
     * ...
     * struct files_struct *files;
     * }
     * 同一个进程两次打开同一个文件,一个进程具有的一个文件描述符表其中一个fd索引对应的指针指向一个
     * 文件表(包括文件状态(读写追加同步非阻塞等),当前文件偏移量,
     * 文件引用次数(当有两个fd指向同个文件表时引用计数为2,见dup,也可用于重定向),
     * 文件操纵指针, V节点指针等)不同享,
     * V节点表(包括V节点信息(struct stat), i节点信息等)同享
     */

     /* 两个进程打开同一个文件的情况与上类同*/
    fd1 = open( "test.txt", O_RDONLY);
     if (fd1 == - 1)
        ERR_EXIT( "open error");
    read(fd1, buf1,  5);
    printf( "buf1=%s\n", buf1);


    fd2 = open( "test.txt", O_RDWR);
     if (fd2 == - 1)
        ERR_EXIT( "open error");
    read(fd2, buf2,  5);
    printf( "buf2=%s\n", buf2);
    write(fd2,  "AAAAA"5);

    memset(buf1,  0sizeof(buf1));
    read(fd1, buf1,  5);
    printf( "buf1=%s\n", buf1);
    close(fd1);
    close(fd2);

     return  0;
}


    每日一道理
美丽是平凡的,平凡得让你感觉不到她的存在;美丽是平淡的,平淡得只剩下温馨的回忆;美丽又是平静的,平静得只有你费尽心思才能激起她的涟漪。

    假设test.txt文件的内容是 ABCDEhello

    测试如下:

    simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/APUE/File_IO$ ./file_share 
buf1=ABCDE
buf2=ABCDE
buf1=AAAAA

    test.txt文件内容变成 ABCDEAAAAA

    分析:由上图分析可知,一个进程两次打开同一文件,文件表是不同享的,即各有自己的文件偏移量和打开文件标记,所以两次read不同的fd都是从头开始读取,但V节点表是同享的,在fd2写入(同个文件表的read和write是同享偏移的)更改了inode指向的硬盘数据块,再次read fd1失掉的也是更改后的值。

    

    二、I/O重定向

    文件和进程

    文件和进程

    当我们执行了dup(3)之后,系统选择一个闲暇的文件描述符即4,这样就有两个文件描述符指向同个文件表,所以引用计数为2。利用dup等函数可以停止重定向的步调是先close输入输出文件描述符,然后执行dup(fd), 这样输入输出文件描述符也指向fd指向的文件,这样就实现了重定向。此外dup2, fcntl 函数也可以实现,其实不使用这些函数,而直接close(0/1/2)完再open也可以实现。

    示例程序如下:

    

    

 C++ Code 
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    > File Name: file_dup.c
    > Author: Simba
    > Mail: dameng34@163.com
    > Created Time: Sat 23 Feb 2013 02:34:02 PM CST
 ************************************************************************/

#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>

#define ERR_EXIT(m) \
     do { \
        perror(m); \
        exit(EXIT_FAILURE); \
    }  while( 0)

/* dup dup2 fcntl */
int main( int argc,  char *argv[])
{
     int fd;
    fd = open( "test2.txt", O_WRONLY);
     if (fd == - 1)
        ERR_EXIT( "open error");
     /*
        close(1);
        dup(fd);
    */

     //  dup2(fd, 1);

    close( 1);
     if (fcntl(fd, F_DUPFD,  0) <  0//从0开始搜索可用的fd
        ERR_EXIT( "fcntl error");
    printf( "hello\n");  // 输出重定向到test2.txt
     return  0;
}

文章结束给大家分享下程序员的一些笑话语录: PC软件体积大,是因为一个PC软件功能往往较多,能够满足你一个方面的需求,而一个iphone软件往往没几行代码,干一件很小的事情,自然需要的软件就多。就像吃西瓜和吃瓜子的来比数目,单位不同啊。

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