【Linux】：重定向和用户缓冲区

迷南。 2024-02-20 12:50 35阅读 0赞

#### 重定向和用户缓冲区 ####

*  一.输出重定向
 *   *  1.现象
     *  2.系统调用接口
 *  二.缓冲区
 *   *  1.引子
     *  2.刷新
 *  三.回答引例

文件描述符对应匹配规则：**从0下标开始，寻找最小的没有被使用的数组位置，它就是新的文件描述符(fd)。**

## 一.输出重定向 ##

### 1.现象 ###

![在这里插入图片描述][2da58d4cb4b64738b2a0985690e07007.png]

在这里我们向1号文件内写入字符串，1号文件本来是显示器，那么我们将1号文件关闭后再向1号文件写入会发生什么呢？

![在这里插入图片描述][3ef7c09317e34d7ea843a5987652bab0.png]

我们可以看到屏幕并没有打印字符串，很正常因为我们把屏幕关闭了，但它却把内容写到了log.txt内，这个现象就是输出重定向。

**当我们把1号文件关闭后再创建了一个log.txt文件，该文件就会占据1号文件的位置，那么当我们向1号文件写入时，自然就写入到了log.txt里。**

### 2.系统调用接口 ###

显然对于先关闭再打开这样的操作还是很麻烦，其实只需要struct file\*fd\_array\[\]数组里对应下标的值拷贝一份放到目标下标里，就可以完成一次重定向。

![在这里插入图片描述][b3e769e127ac40f1b295f7d38acbae19.png]

![在这里插入图片描述][08da1a1584ab46ef923b83ec8d4107fd.png]

![在这里插入图片描述][b15a649cc4804788a18bcac0e1b0a538.png]

## 二.缓冲区 ##

### 1.引子 ###

![在这里插入图片描述][d41437f561a847c2aede140e382e2ffd.png]

![在这里插入图片描述][c2279105a83c46ac8bd5aa0ef3dc3e90.png]

这里没什么问题，接下来将代码改一下。

![在这里插入图片描述][57c129e9d07948dd8077f0b3b7df3e68.png]

![在这里插入图片描述][373d6a63988a4b898e7e94178bab4581.png]

直接运行程序也没有出现问题。

![在这里插入图片描述][63598fc189e54724b6f3bd812e06f469.png]

这里为什么重定向到另一个文件就变成了7行内容呢？再仔细观察可以发现c接口的打印了两次，而系统接口的只打印了一次。**由于我们只加了一个fork函数，所以这个现象必定和fork有关。** 想要解释这个现象需要花费一系列的功夫，慢慢说来。

### 2.刷新 ###

*再次更改代码*

![在这里插入图片描述][c68b144189094076aa0eca5403396d20.png]

新增一个close并且去掉了/n，来看看现象。

![在这里插入图片描述][36a6753fd96e429986847dd651ff9e50.png]

结果是没有任何输出（当然将close去掉就能打印出来）。**首先这个缓冲区一定不在操作系统内部**。因为如果在内部，当close时，缓冲区的数据就会直接被刷新到磁盘里。而write写入能看到，是因为write直接写到内部缓冲区里了。

![在这里插入图片描述][676a0a178f3a47b89cf33cd6508d0797.png]

而C语言它会自己提供一个缓冲区，这个缓冲区是语言层面的。而当等到合适的时候，例如：遇到/n，fclose…它才会调用write接口将其发送到内部缓冲区里。**而这种操作被称为刷新。** 用户刷新的本质就是将数据用write写入到内核里。**目前我们认为**只有将数据刷新到了内核，数据就可以找到硬件了。

*应用层的三种刷新方式*

![在这里插入图片描述][ce8476437f9c40fa8798219280882ac9.png]

在平常我们写printf函数时不带/n也能打印出来，是因为在进程退出时，缓冲区也会进行刷新。

![在这里插入图片描述][82d4a11af2ef43e7a6a0b22f0949d17c.png]

![在这里插入图片描述][3c61dde1a4094e4ca84a7fdf141ba01c.png]

而在退出前关闭文件就不会进行刷新。

![在这里插入图片描述][8fd62c3f81a54750b82072e8981d83a8.png]

![在这里插入图片描述][b100134ed8a943708730b4bbf7706527.png]

前文说到缓冲区在C语言里，这样很笼统。其实具体在FILE这个结构体内，而FILE是属于语言层面的，那么每打开一个文件就会创建一个FILE结构体，也会多一个缓冲区。

## 三.回答引例 ##

> **因为在fork时，子进程与父进程公用同一份代码，同时在最开始时共用一份数据，如果需要，子进程才会发生写时拷贝复制数据并更改。那么在此之前父进程的缓冲区里已经有了3条代码(注意write是系统调用接口，直接写入了内核)，所以子进程在创建时的缓冲区也有3条代码（注意是写入普通文件，是全缓冲），当子进程结束时将这3条写入文件，父进程结束时也将这3条写入文件，（注意当一个进程刷新后，数据发生了变化，另一个进程就会发生写时拷贝，所以这里父子进程会刷新3条）所以该文件就会有7条代码了(write的首先写入了)。**

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