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1.系统编程

1.1系统编程概述

在操作系统下进行的编程叫做系统编程。操作系统为用户提供了系统调用的接口，应用通过这个接口可以对各种硬件资源进行访问。

1.2操作系统概述

操作系统可以协助进行各种资源的管理。而且，还可以把各种不同的设备关联起来。

2.系统调用

2.1类unix操作系统的软件层次

一些application可以直接通过系统调用去调用内核，大部分的应用还是需要通过shell或者库函数去调用系统。

kernel：最接近硬件的软件层

system call：外围的应用想要通过内核申请硬件资源，必须经过system call

2.2系统调用

2.2.1什么是系统调用

Linux操作系统提供了两百到三百个系统调用函数。

​​系统调用​​是操作系统内核提供给用户程序（运行在用户态）的接口，用于请求内核执行特权操作或访问受保护的资源。它是用户程序与操作系统内核之间的桥梁。

2.2.2系统调用的功能

就是通过上层可以借助系统调用函数进行进程管理、内存管理等资源操作。

2.2.3用户态和内核态

用户态：不能进行系统资源访问。

内核态：可以已经系统资源访问。

可以把系统资源比作银行金库的钱，我们作为普通用户（用户态）不能直接去拿金库里的钱，但是银行管理员（内核态）可以通过合理合规的方式进行存取。

2.2.4库函数与系统调用的关系

并不是所有的库函数都能进行系统调用。eg：Max（）

那什么库函数是系统调用函数呢？

就比如fopen函数，我们可以通过这个函数对硬盘进行访问。

FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);

库函数里面的fopen函数要想进行系统资源的申请与使用，需要调用系统调用函数：open

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int open(const char *pathname, int flags);

2.2.5系统调用的返回值

系统调用的返回值：

如果调用成功：一般返回0

如果调用失败：会返回一个非0负数，一般是-1

3.1文件描述符

Linux下一切皆文件！我们可以使用系统调用中 I/O 的函数（I：input，输入；O：output，输出），对文件进行相应的操作（ open()、close()、write() 、read() 等）。

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。

任何一个程序都会默认打开三个文件，他们的文件描述符分别是：

我们可以通过让一个程序阻塞，去查看进程的进程号

比如：

#include<stdio.h>
int main()
{while(1);return 0;
}

图中使用的a.out就是Linux下编译成功后的可执行文件。

然后我们需要进入相应的文件夹中

cd /proc/进程号/fd   就可以查看到打开的文件

这就是一个进程默认打开的三个文件的文件描述符。

每一个进程在执行的时候，都会获得一个文件描述符的表格。在程序运行起来后打开其他文件时，系统会返回文件描述符表中最小可用的文件描述符，并将此文件描述符记录在表中。

3.2open函数

函数原型：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);

函数返回值：

int 类型，如果打开成功，返回该文件的文件描述符，是一个非负数。后续操作这个文件描述符，就等价于操作这个文件。

打开失败：返回-1，可以用perror查看错误信息

参数：

const char * pathname：文件路径以及名字

flags：打开文件的行为标志，必选项 O_RDONLY, O_WRONLY, O_RDWR

可选项：

mode取值

就说白了，你直接设置成0777，系统最后会变成0775，不给其他用户可写权限。

3.3close函数

函数原型：

#include <unistd.h>
int close(int fd);

返回值：如果关闭成功 返回0，否则返回-1

参数：

fd：打开的文件描述符

3.4write函数

函数原型：

#include <unistd.h>
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

函数功能：将指定内存地址中的数据写入到 fd中

返回值：

写入数据时候

• 数据全部写入，返回值等于写入的字节数count

• 数据部分写入，返回值小于应该写入的字节数count

写入失败：

• 返回-1，而且可以用perror打印错误信息

参数：

• fd 要写入的文件描述符

• *buf 取数据的内存缓冲区

• count ：要写入的字节数

3.4read函数

函数原型

#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

函数功能：从fd文件描述符中读取指定的count个字节到buf中

返回值：

读取数据成功时候：

• 读取数据与count一致，返回值为count

• 也可能小于count，因为读取成功的数据比count小

读取失败：

• 返回-1，可以用perror查看错误信息

参数：

• fd：要读取的文件

• *buff 读取数据到buff中

• count 读取的字节数

3.6remove函数（库函数）

函数原型

#include <stdio.h>
int remove(const char *pathname);

函数返回值：

删除成功返回0

删除失败返回非0负数，一般是-1

参数：要删除的文件或目录的路径名