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前言
💬 前面还存在默认标准文件，stdin, stdout, stderr ，和 0,1,2一一对应
验证：
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int main(void)
{
int fd = open("log.txt", o_wronly | o_creat | o_trunc, 0666);
if (fd < 0) {
perror("open");
return 1;
}
printf("fd: %d\n", fd);
close(fd);
}
1.文件描述符分配规则
❗ 从 0 下标开始，寻找最小的没有使用的数组位置，它的下标就是新文件的文件描述符
（1） 关闭0，对返回的 fd 进行测试
int main(void)
{
close(0);
int fd = open("log.txt", o_wronly | o_creat | o_trunc, 0666);
if (fd < 0) {
perror("open");
return 1;
}
printf("fd: %d\n", fd);
close(fd);
}运行：
（2）关闭 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
// close(0);
// close(2);
close(1);
umask(0);
int fd=open("log.txt",o_wronly|o_creat|o_trunc,0666);
if(fd == -1)
{
perror("open");
exit(1);
}
printf("fd:%d\n",fd);
//这里必须刷新一下，不然log.txt里面没有内容，这里和缓冲区有关，下面讲
fflush(stdout);
close(fd);
return 0;
}运行;
a: 进程不 care 1 文件发生的变化，先关闭再 open，根据验证规则，会实现对 1 文件的补充重定向
❗ 重定向的本质：上层用的 fd 不变，在内核中更改 fd 对应的 struct file* 地址
2.dup2 重定向接口
man dup2
name 中提到：dup 复制文件描述符
具体应用： new be old ，新的被老的覆盖，所以保留的是 old，dup2（old, new),所以前一个文件会拷贝形成 double 份，如果想实现对之前操作的实现，即 dup2(fd,1)
tip: 拷贝的是下标指针 struct 的 拷贝替换
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
// close(0);
// close(2);
// close(1);
umask(0);
int fd=open("log.txt",o_wronly|o_creat|o_trunc,0666);
if(fd == -1)
{
perror("open");
exit(1);
}
//重定向
dup2(fd,1);
printf("fd:%d\n",fd);
//这里必须刷新一下，不然log.txt里面没有内容
fflush(stdout);
close(fd);
return 0;
}运行：
3.重定向
3.1>输出重定向
上面内容就是输出重定向，把新打开文件的fd重定向到fd为1（默认为显示器）的位置。
3.2>>追加重定向
实现在文件原内容后面的添加
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
// close(0);
// close(2);
// close(1);
umask(0);
// int fd=open("log.txt",o_wronly|o_creat|o_trunc,0666);
int fd=open("log.txt",o_wronly|o_creat|o_append,0666);
if(fd == -1)
{
perror("open");
exit(1);
}
//重定向
dup2(fd,1);
printf("add hello\n");
//这里必须刷新一下，不然log.txt里面没有内容
fflush(stdout);
close(fd);
return 0;
}
3.3<输入重定向
测试：
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
// close(0);
// close(2);
// close(1);
umask(0);
// int fd=open("log.txt",o_wronly|o_creat|o_trunc,0666);
// int fd=open("log.txt",o_wronly|o_creat|o_append,0666);
int fd=open("log.txt",o_rdonly);
if(fd == -1)
{
perror("open");
exit(1);
}
//输入重定向
dup2(fd,0);
char outbuffer[64];
while(1)
{
printf("<");
if(fgets(outbuffer,sizeof(outbuffer),stdin) == null) break;
printf("%s",outbuffer);
}
return 0;
}输入重定向:
- 使用
dup2(fd, 0)将文件描述符fd重定向到标准输入（文件描述符0），即从此程序的标准输入将从log.txt读取。
❗ fgets(stdin)的显示，由键盘变为了从文件中读取，后并打印
c++联动：
>输入（将内容添加到文件之中），<读取（由从键盘读取变为了从某文件读取 fgets 0->fgets file）
3.4 shell 模拟实现< >
思路：
头文件
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>
#include <assert.h>
#include <ctype.h>
// 定义重定向类型
#define none 0
#define in_rdir 1
#define out_rdir 2
#define append_rdir 3
#define left "<"
#define right ">"
#define lable "$"
// 全局变量用于重定向
char *rdirfilename;
int rdir = none;
int lastcode;
int quit = 0;
char commandline[1024];
// 函数声明
void getpwd();
char* getusername();
char* gethostname1();
void check_redir(char *cmd);
void interact(char *cline, int size);
void normalexcute(char *_argv[]);
- check_redir：
- 该函数处理命令字符串以识别和处理输入（
<）、输出（>）和追加（>>）重定向。它更新命令字符串以排除重定向部分，并相应地设置全局变量rdirfilename和rdir。
// 检查并处理命令中的重定向
void check_redir(char *cmd) {
char *pos = cmd;
while (*pos) {//遍历pos
if (*pos == '>') {//查找重定向符号，对之后实现替换
if (*(pos + 1) == '>') {//追加重定向
*pos++ = '\0';
*pos++ = '\0';//切换字符并跳过
while (isspace(*pos)) pos++;//后面的判断怎么理解呢
rdirfilename = pos;//将文件名赋给
rdir = append_rdir;//命令行操作
break;
} else {
*pos = '\0';
pos++;
while (isspace(*pos)) pos++;
rdirfilename = pos;
rdir = out_rdir;
break;
}
} else if (*pos == '<') {
*pos = '\0'; // ls -a -l -n < filename.txt
pos++;
while (isspace(*pos)) pos++;
rdirfilename = pos;
rdir = in_rdir;
break;
}
pos++;
}
}- interact：
-
- 该函数提示用户输入，获取命令行，并调用
check_redir处理任何重定向。
- 该函数提示用户输入，获取命令行，并调用
void interact(char *cline, int size) {
getpwd();//获取当前工作目录并打印提示符
printf(left"%s@%s %s"right""lable" ", getusername(), gethostname1(), pwd);
char *s = fgets(cline, size, stdin);//获取命令行输入
assert(s);
(void)s;
cline[strlen(cline) - 1] = '\0';//移除换行符
check_redir(cline);//处理重定向符号
}
- normalexcute：
-
- 该函数创建一个新进程来执行给定的命令。如果设置了任何重定向，它会在执行命令之前相应地调整文件描述符。
// function to execute commands
void normalexcute(char *_argv[]) {
pid_t id = fork();
if (id < 0) {
perror("fork");
return;
} else if (id == 0) {
int fd = 0;
if (rdir == in_rdir) {//对标记的rdir进行操作判断
fd = open(rdirfilename, o_rdonly);
dup2(fd, 0);
} else if (rdir == out_rdir) {
fd = open(rdirfilename, o_creat | o_wronly | o_trunc, 0666);
dup2(fd, 1);
} else if (rdir == append_rdir) {
fd = open(rdirfilename, o_creat | o_wronly | o_append, 0666);
//打开操作的mode设置
dup2(fd, 1);//对文件进行重定向
}
execvp(_argv[0], _argv);
exit(exit_failure);
} else {
int status = 0;
pid_t rid = waitpid(id, &status, 0);
if (rid == id) {
lastcode = wexitstatus(status);
}
}
}
- main：
-
- 程序的主循环初始化重定向设置，与用户交互以获取命令，将命令行输入分割成参数，并调用
normalexcute执行命令。
- 程序的主循环初始化重定向设置，与用户交互以获取命令，将命令行输入分割成参数，并调用
int main() {
while (!quit) {
rdirfilename = null;
rdir = none;
interact(commandline, sizeof(commandline));
// tokenize the command line input into arguments
char *argv[64];
int argc = 0;
char *token = strtok(commandline, " ");
while (token != null) {
argv[argc++] = token;
token = strtok(null, " ");
}
argv[argc] = null;
if (argc > 0) {
normalexcute(argv);
}
}
return 0;
}
- 占位符函数：
-
getpwd、getusername和gethostname1是用于获取当前工作目录、用户名和主机名的占位符函数，应根据需要实现实际功能。
void getpwd() {
// implement function to get current working directory
}
char* getusername() {
// implement function to get the username
return "user";
}
char* gethostname1() {
// implement function to get the hostname
return "hostname";
}运行：
思考：
不影响
❗ 程序替换，和文件访问是并列的关系，mm_struct && file_struct ，程序替换，只会替换代码和数据，不影响曾经打开的重定向文件
联系：可以通过对文件调动，为进程替换提供良好的环境
不会
❗ 子进程会对父进程进行写实拷贝
3.5 理解>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#define filename "log.txt"
int main()
{
fprintf(stdout, "hello normal message\n");
fprintf(stdout, "hello normal message\n");
fprintf(stdout, "hello normal message\n");
fprintf(stdout, "hello normal message\n");
fprintf(stdout, "hello normal message\n");
fprintf(stderr, "hello error message\n");
fprintf(stderr, "hello error message\n");
fprintf(stderr, "hello error message\n");
fprintf(stderr, "hello error message\n");
fprintf(stderr, "hello error message\n");测试：
./mytest 1>nomal.log 2>err.log
//合并
./mytest 1>all.log 2>&1 //实现了覆盖
意义： 将错误信息和正确信息分开放了，便于程序员的查看
❗ 对于重定向的记忆
cat(cout)<<输出
>>(cin)输入到
和原理毫不相关，就是用着发现这样挺好记忆的
4. 理解“linux 下一切皆文件”
🔔 进程通过对文件的管理实现了对设备的管理，设备的信息其实也是以文件的形式存储了
a: 其实并不会，一个被打开的文件有引用计数。
表明有几个指针指向这个文件，这样做是因为一个文件可能被多个指针指向。如果某个进程关闭文件，影响到其他进程，就不能保证进程的独立性。close关闭文件，其实并不是真正关闭文件，只是把引用计数减1，当只有一个指针指向这个文件，close关闭文件才是真正关闭这个文件。
文件有*write file 指针，屏蔽掉了设备的差异化，通过指针指向//c++联想：多态，奇类，派生类
思考：
1. 面向对象，是历史的必然，是先进的表现
2. 万变不离其宗：
学习了底层知识，就可以是我们面对各种语言进行文件读取时，读读文档，就能上手操作了
学习思考：通过不断的实验和提问，来进行学习
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