中宁建设局网站,微信的网站怎么做,网站界面布局,网站建设的作业模板学习目标 1.C接口与系统调用接口的差别 2.文件描述符, 重定向, 一切皆文件, 缓冲区 3.fd与FILE, 系统调用和库函数的关系 4.系统中的inode 5.软硬链接 6.动静态库 预备知识
1.文件 内容 属性
2.文件的所有操作: a. 对内容的操作 b.对属性的操作
3.文件在磁盘(硬件)上, 我…学习目标 1.C接口与系统调用接口的差别 2.文件描述符, 重定向, 一切皆文件, 缓冲区 3.fd与FILE, 系统调用和库函数的关系 4.系统中的inode 5.软硬链接 6.动静态库 预备知识
1.文件 内容 属性
2.文件的所有操作: a. 对内容的操作 b.对属性的操作
3.文件在磁盘(硬件)上, 我们访问文件的过程: 代码 - 编译-exe-运行 访问文件本质上是谁访问的? 进程 如何访问? 通过调用系统接口 原因: 要向硬件写入内容, 只有OS有权力 访问文件需要调用系统接口
4.之前为什么没听说过
--1.语言上对这些接口做了封装, 让这些接口更好的使用
--2.跨平台性: 如果语言不提供对文件系统接口的封装, 一旦使用系统接口, 编译所谓的文件代码 , 就无法在其它平台上运行
原因: 语言不同, 所写出的代码也不同
解决: 把所有平台的代码都实现一遍, 使用条件编译, 动态裁剪 1.文件描述符
1.1 C语言接口与系统调用接口
C语言接口 1.头文件: #includestdio.h 2.相关接口: FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode ); size_t fwrite ( const void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream ); size_t fread ( void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream ); int fputs (const char* str, FILE *stream); int fclose ( FILE * stream ); 系统调用接口 1.头文件:#includesys/types.h #includesys/stat.h #includefcntl.h 2.相关接口: int open(const char *pathname, int flags); int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode); ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count); ssize_t read(int fd, const void *buf, size_t count); int close(int fd); flags: O_APPEND O_CREATE O_TRUNC等 flags:选项标记位 ssize_t : 表示实际读/写的个数 代码演示 1.2 fd,重定向,一切皆文件,缓冲区
fd fd: 文件描述符(file descriptor) 本质: 一个数组下标 原因: 系统中会存在大量被打开的文件, 系统要管理这些文件, 就将这些文件的内容和属性抽象出来, 构建struct file{} ,创建一个struct file{}对象来充当被打开的文件, 若文件很多,则用双链表链接起来, 方便找到这些文件, 创建一个数组,用来存放这些对象的地址 , 这个数组的下标就叫做文件描述符, 这个数组就叫文件描述符表, 通过文件描述符(下标),我们能在文件描述符表(数组)中找到这个文件对象 fd的分配原则: 最小的, 没有被占用的文件描述符 重定向 1.现象描述: 重定向可以理解为, 本该显示在显示其上的东西, 却显示在了另一个文件当中 2.原理: 文件描述符表中, 文件描述符对应存的地址不再是原来文件的地址, 变为另一个文件的地址了 比如这张图中, 1原来存的是stdout的地址, 变为log.txt的地址, 就会造成,此时执行ls命令, 本该显示再显示其中的东西, 显示再log.txt中了 我们打开一个文件, 向一个文件内里读/写, 是通过文件描述符来找到这个文件的 一切皆文件 Linux 设计哲学 -- 体现操作系统的软件设计层面的! --多态:访问同一种类型的对象, 最后可以表现出不同的行为 Linux C语言写的! 如何使用C语言实现面向对象, 甚至运行时多态? --构造一个结构体对象, 里面存放文件的共有属性, 对于不同的硬件, 需要采用不同的读写方法, 那么就在结构体中定义函数指针, 指向不同硬件的读写方法. 缓冲区 1.缓冲区是什么? --就是一段内存空间 a.这个空间谁提供? 库 b.缓冲区刷新策略: --1.立即刷新 --2.行刷新 (\n) ---显示器 --3.满刷新(全缓冲) ---磁盘文件 (效率考量) 可以尽量减少 特殊情况: 1.用户强制刷新(fflush) 2.进程退出 所有的设备永远都倾向于全缓冲的! ---缓冲区满了 , 才刷新 --需要更少的IO操作 -- 更少次的外设访问 2.为什么要有缓冲区? --缓冲区可以用来提高性能。 在许多情况下读写数据时直接访问主存或磁盘可能会很慢因为这些操作涉及到物理硬件的访问。 通过将数据暂时存储在缓冲区中可以减少对慢速设备的访问次数从而提高程序的运行速度。 看下面这段代码: #include stdio.h
#include unistd.h
#include sys/types.h
#include sys/stat.h
#include fcntl.h//myfile helloworld
//int main(int argc, char *argv[])
int main()
{// 往显示器上打印// C语言提供的printf(hello printf\n);fprintf(stdout, hello fprintf\n);const char *s hello fputs\n;fputs(s, stdout);// OS提供的const char *ss hello write\n;write(1, ss, strlen(ss));fork(); //创建子进程return 0;
} 运行结果 我们发现同一段程序, 向显示器打印,输出4行文本, 向普通文件(磁盘)打印的时候,变成了7行 --1.C IO接口,是打印了2次 --2.系统接口, 只打印一次和显示器打印一样 原因: 往显示器打印时行刷新, 往普通文件打印, 缓冲区刷新规则转换为全刷新 --往显示器打印, fork之前,缓冲区内的数据已经刷新完, 不发生写时拷贝 --往普通文件打印,fork之前,缓冲区的内数据不刷新, 在进程退出的时候,发生写实拷贝, 代码会拷贝从而打印2次 --系统接口只打印1次, 调用系统接口直接将数据刷新到内核中 stdout与stderr 1和2对应的都是显示器, 但是它们两个是不同的, (同一个显示器被打开了2次) 一般而言: 如果程序有问题, 建议使用stderr或者cerr打印 如果是常规的文本内容, 我们建议进行cout,stdout打印 三种重定向写法: 1 ./myfile ok.txt 2err.txt 将正确信息打印到ok.txt中,将错误信息打印到err.txt 2 ./myfile log.txt 21 把1,2的信息都打印到log.txt中 3. cat log.txt back.txt 把log.txt的数据给cat, 然后把结果重定向到back.txt 1.3 fd与FILE,系统调用与库函数的关系 在进程中 , OS会默认打开stdin, stdout, stderr 对应0 1 2 这里可以看出: 库函数接口是封装后的系统接口 2.文件系统与inode
预备知识 磁盘文件 - 了解磁盘 内存 -- 掉电易失存储介质 磁盘 -- 永久性存储介质 -- SSD, U盘 flash卡 , 光盘 , 磁带 磁盘是一个外设, 还是我们计算机中唯一的一个机械设备 ----慢!!! 磁盘的结构 1.磁盘的物理结构 磁盘盘片. 磁头, 伺服系统, 音圈马达... 2.磁盘的存储结构 在物理上, 如何把数据写入到知道的扇区里? 如何找到一个扇区? CHS寻址 a.在哪一个盘面上?(对应的就是哪一个磁头)Head b.在哪一个磁道上?(柱面)Cylindar c.在那一个扇区(512字节)上?Sector 3.磁盘的抽象结构(虚拟,逻辑) LBA - CHS 磁盘管理 -- 线性结构管理 分区: 文件系统 块组的基本信息: 这5个信息 , 能够让一个文件的信息可追溯 , 可管理. 我们将块组分割成为上面的内容 , 并且写入相关的管理数据 - 每一个快组都这么干 - 整个分区就被写入了文件系统信息 (格式化) 若文件特别大怎么办? --一个文件对应一个inode节点,inode编号, 但不一定只有一个block --data block中 , 不是所有的 data block, 只能存文件数据 , 也 可能存其它块的块号 目录 目录也是文件, 有自己的inode,data block 它的data block放的是文件名和inode的映射关系 文件名不会在inode的属性里存在, 放在了目录的内容里 所以我们拿到文件名就可以将其作为key值找到inode, 反之同理 所以创建一个文件需要W权限, 显示文件属性要R权限 inode 与文件名 inode与文件名互为key值 找到文件 : inode编号 - 分区他的的bg - inode - 属性 - 内容 如何知道inode编号? 依托于目录结构 1.创建文件, 系统做了什么? 2.删除文件, 系统做了什么? 3.查看文件, 系统做了什么? 1.创建文件, 系统做了什么? --根据文件系统, 在分区当中, 找到目录所在的分区, 块组, a.在inodebitmap中, 找到第一个为0的比特位, 将其0置为1, 同时我们也拿到了一个inode号 , b.在inode表里面, 把新建文件的属性写进去 , (拥有者,所属组...) c.data blocks : 在后面写的时候,再在block bitmap里面找块, 把数据写道块中, 在建立inode和块的映射关系 用户提供文件名, 文件系统,将文件在内部创建好后, 提供inode 把用户输入的文件名 和 inode 建立映射关系 , 写到目录的内容当中 2.删除文件, 系统做了什么? -a.找到该目录对于的data block -b. 以文件名作为索引 ,找到文件对应的inode, 在特定的快组内,根据编号 -c.把对应的inode bitmap由1置为0 -d. 把对应的data block bitmap由1置为0 -e. 把文件名和inode的映射关系去掉 3.查看文件, 系统做了什么? 找到目录 , 找到inode , 找到data block ,将文件名对应的内容显示 软硬链接 1.命令: 软连接 ln -s 链接的文件 起的文件名 (硬链接不 s) 2.软硬连接有什么本质区别 : 有没有独立的inode --软连接有独立的inode - 软连接是一个独立的文件 --硬连接没有独立的inode - 硬连接不是一个独立的文件 硬链接本质就是对inode内部的一种引用计数, 当这个计数减为0的时候这个文件才会被删除 3.动静态库 我如果想写一个库 ? (编写库的人的角度)如果我把库给别人, 别人是怎么用的呢? (使用库的人的角度)为什么要有库? 1.简单 2. 代码安全 自己所写的库是第三方库, 静态库: .a后缀 动态库: .so后缀 生成动静态库
1.生成静态库 Archive files 归档文件 r : replace c : create 命令: ar -rc lib库名.a mymath.o myprint.o
//例如:
ar -rc libhello.a mymath.o myprint.o Makefile: libhello.a:mymath.o myprint.oar -rc libhello.a mymath.o myprint.o
mymath.o:mymath.cgcc -c mymath.c -o mymath.o
myprint.o:myprint.cgcc -c myprint.c -o myprint.o.PHONY:output
output:mkdir -p output/includemkdir -p output/libcp -rf *.h output/includecp -rf *.a output/lib.PHONY:clean
clean:rm -rf *.a output *.o 效果: 2.生成动态库 生成.o文件 gcc -fPIC -c mymath.c -0 mymath.o 生成动态库 gcc -shared myprint.o mymath.o libhello.so Makefile libhello.so:mymath_d.o myprint_d.ogcc -shared mymath_d.o myprint_d.o -o libhello.so
mymath_d.o:mymath.c gcc -c -fPIC mymath.c -o mymath_d.o
myprint_d.o:myprint.c gcc -c -fPIC myprint.c -o myprint_d.o .PHONY:output
output:mkdir -p output/includemkdir -p output/libcp -rf *.h output/includecp -rf *.so output/lib.PHONY:clean
clean:rm -rf output *.o *.out *.so 效果: 3.同时生成动静态库 构造一个伪目标all .PHONY:all
all:libhello.so libhello.a libhello.so:mymath_d.o myprint_d.ogcc -shared mymath_d.o myprint_d.o -o libhello.so
mymath_d.o:mymath.c gcc -c -fPIC mymath.c -o mymath_d.o
myprint_d.o:myprint.c gcc -c -fPIC myprint.c -o myprint_d.o libhello.a:mymath.o myprint.oar -rc libhello.a mymath.o myprint.o
mymath.o:mymath.cgcc -c mymath.c -o mymath.o
myprint.o:myprint.cgcc -c myprint.c -o myprint.o.PHONY:output
output:mkdir -p output/includemkdir -p output/libcp -rf *.h output/includecp -rf *.so output/libcp -rf *.a output/lib.PHONY:clean
clean:rm -rf *.a output *.o *.out 效果: 使用动静态库 头文件gcc的默认搜索路径是 : /usr/include库文件的默认搜索路径是: /lib64 or /usr/lib64 使用动静态库规则: 当动静态库同时存在时, 默认优先使用动态库 1.使用静态库
方法一: 告诉gcc头文件和库的路径在那 命令: gcc main.c -I ./output/include/ -L ./output/lib/ -lhello -I: include (头文件) -L: lib(库) -lhello -l(link),去掉前缀lib,后缀.a 效果: 方法二:拷贝库到系统下 命令: sudo cp output/include/* /usr/include //拷贝头文件
sudo cp output/lib/libhello.a /lib64 //拷贝静态库 效果: 但不建议这么做: 避免自己写的文件, 污染系统库 上面将库拷贝到系统库就叫做库的安装 2.使用动态库
问题引入 这里执行的命令和运行静态库的命令一样, 但是运行的时候报错了 说没有这个文件 说明当动静态库同时存在的时候, 默认优先使用动态库 原因: 我们是在编译的时候, 告诉gcc库的路径在哪, 运行加载的时候并没有告诉系统在哪 解决方法: 1.使用静态库 2. 配置环境变量 方法一: 加static static的意义: 摒弃优先使用动态库的原则, 使用静态库 命令: gcc main.c -I ./output/include/ -L ./output/lib/ -lhello -static 效果: 方法二: 配置环境变量 LD_LIBRARY_PATH export LD_LIBRARY_PATH$LD_LIBRARY_PATH:绝对路径(不用带库名) 效果; 缺点:重新登陆后失效 原因: 这是内存级的环境变量 重新登陆后LD_LIBRARY_PATH, 会在系统配置文件里再去拿 ,会把之前的环境变量清掉 方法三:修改配置文件 ldconfig 配置/etc/ld.so.conf.d/ldconfig更新 sudo touch /etc/ld.so.conf.d/文件名.conf //创建文件
sudo vim /etc/ld.so.conf.d/文件名.conf //然后把库的路径放进去就行 1.创建文件,并将路径写到文件中 2.sudo ldconfig更新一下 效果: 删除: sudo rm /etc/ld.so.conf.d/文件名.conf
sudo ldconfig 方法四:软链接添加到系统默认路径(不推荐) sudo ln -s 动态库路径(绝对,带上库) /lib64/libhello.so(库名) 删除: sudo unlink /lib64/库名
