《博学谷C++》四.1-4Linux文件和系统调用

这一节只学习了一部分，放弃了一些文件操作函数。因为感觉自己目前最需要学的是系统等相关的东西（进程间通信、线程、soket等），学怎么用这些函数也不难。

1.系统调用

程序等，通过统一系统调用接口来进行对内核资源的使用。这样做是为了保护系统资源。

shell、库函数、应用程序都可以进行系统调用。但不是所有操作都需要进行系统调用，例如字符串处理，不需要系统调用即可实现。

为了实现权限控制和资源保护，操作系统分为了两种运行级别：用户态和内核态。用户态下的进程访问受限，而内核态没有限制，如驱动程序等。通过系统中断，实现用户态和内核态之间的切换。

2.系统调用和库函数

同：库函数和系统调用都是函数；

异：一些库函数不需要进行系统调用；另一些需要。

3.C库中IO函数工作流程

为什么需要缓冲区？

读写机械硬盘很慢，使用缓冲区可以减少对机械硬盘的读写、减少IO系统调用次数，提高访问效率。

3.1 errno变量

errno变量是定义在#include <errno.h>中的全局变量，可以直接使用，用于出错之后打印错误日志，方便排查错误。

全部错误号位于/usr/include/asm-generic/errno.h

3.2 strerror(errno)函数

输入errno变量，输出对应的错误信息。

3.3 perror()函数

类似于strerror，但不需要输入错误号，直接输出最后一次的错误信息。

#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

int main(void) {
	FILE *fp = fopen("test.txt", "r");
	if (fp ==NULL){
		printf("open file error!\n");
		printf("error no is %d\n",errno);
		printf("Error msg: %s\n",strerror(errno));
		perror("Error msg");

	}
	return 0;
}

4.虚拟地址空间

32位机器中，进程虚拟地址空间为4G（= 2^32 ），实际内存地址空间没有这么大。

MMU：将虚拟的地址转化为物理地址。

这样做的好处在于：

• 进程隔离，更好的保护系统安全运行
• 屏蔽物理差异带来的麻烦，方便操作系统和编译器安排进程地址

静态局部变量放在.data区。

栈区：超出作用域范围后，变量消亡；

堆区：动态分配内存。

上面两个都不符合静态局部变量的特点。

查看栈空间大小：（一般10M左右）

1. 递归测试；
2. 使用命令查看。

栈地址是从高到低，而堆地址相反，从低到高。

只读数据段即常量区。

运行程序时，会将程序加载到内核区中。因此程序运行中即使强制（从硬盘）删除文件，程序也仍然还在运行。

内核区中，用户无权进行操作。

5. 文件描述符

打开现存文件或新建文件时，系统（内核）会返回一个文件描述符。

文件描述符用来指定已打开的文件。这个文件描述符相当于这个已打开文件的标号，文件描述符是非负整数，是文件的标识，操作这个文件描述符相当于操作这个描述符所指定的文件。

每个进程都有一张文件描述符的表，默认会打开标准输入、输出、错误输出。打开新的文件会打开新的文件描述符，最多打开1024个文件。

6.阻塞和非阻塞

读写常规文件是不会阻塞的，不管读写多少字节，一定会在有限时间内返回。

而向终端设备或网络写则不一定：如读数据时，如果终端没有输入的数据、没有接收到数据包，那么将会一直等待数据；如果写满后没有及时获得新的写入空间，那么写数据也会阻塞。阻塞时间不确定。

【注意】阻塞与非阻塞是对于文件而言的，而不是指read、write等的属性。