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基础IO

FILE*

缓冲区

用户文件缓冲区

用户文件缓冲区的刷新策略

两种情况

文件内核缓冲区

文件描述符

文件打开的全过程

链接

软链接

硬链接

取消链接

路径解析死循环问题

动静态库

动静态库的分类

静态库

静态库的生成

静态库的固定格式

静态库的使用

动态库

动态库的生成

动态库的固定格式

动态库的使用

头文件

总结

、

只有认知的突破💫才能带来真正的成长💫编程技术的学习💫没有捷径💫一起加油💫 

🍁感谢各位的观看🍁欢迎大家留言🍁咱们一起加油🍁努力成为更好的自己🍁

基础IO

在Linux中，“一切皆文件”。所以IO操作就是进程和文件之间进行数据的交互。

FILE*

在C语言中，文件指针FILE*对应的是FILE结构体，其结构如下所示。

typedef struct _IO_FILE {
    int _flags;          // 文件状态标志（如只读、可写、错误、EOF等）
    char* _IO_read_ptr;  // 缓冲区当前读取位置
    char* _IO_read_end;  // 缓冲区读取结束位置
    char* _IO_read_base; // 缓冲区起始地址（读缓冲区）
    char* _IO_write_base;// 缓冲区起始地址（写缓冲区）
    char* _IO_write_ptr; // 缓冲区当前写入位置
    char* _IO_write_end; // 缓冲区写入结束位置
    char* _IO_buf_base;  // 缓冲区基地址（若使用自定义缓冲区）
    char* _IO_buf_end;   // 缓冲区结束地址
    struct _IO_FILE* _chain; // 链表指针（用于关联多个打开的文件）
    int _fileno;         // 底层文件描述符（Linux 中文件的唯一标识，如 0=stdin、1=stdout、2=stderr）
    int _err;            // 错误码（记录文件操作错误）
    int _eof;            // EOF 标志（非0表示已到达文件末尾）
    // 其他成员：缓冲区大小、编码格式、锁机制等...
} FILE;

在这个结构体中，有2个属性重要一些，读写缓冲区和文件描述符。

缓冲区

缓冲区——文件内核缓冲区和用户文件缓冲区

用户文件缓冲区

用户文件缓冲区存在于C标准库中——存在于FILE中。如下图所示。

用户文件缓冲区的刷新策略

  • 无策略，直接刷新。

  • 行刷新，遇到'\n'(适用于显示器)。

  • 满刷新。

两种情况

  • 进程退出，直接刷新。

  • fflush强制刷新。

文件内核缓冲区

文件被打开后，OS会先创建这个文件的struct file结构体，然后在内存中再为这个文件创建三个空间，来存储这个文件的相关信息。文件属性，读写方法和文件内核缓冲区。如下图所示。

文件描述符

  • C库中的文件操作函数，都是对系统函数的封装。在上层C库中，我们打开一个文件就会返回一个FILE*的指针。其实，底层的函数会返回一个int型的数值，然后把这个数值返回给上层，上层再对这个数值进行封装——填充FILE的文件描述符属性，最后返回FILE*。

  • 文件描述符就是一个普通的整形，它就是数组(文件描述符表)的下标。

  • 底层返回整形，上层再对它进行封装，然后上层便可得到FILE*。

  • 返回未被使用的最小的数组下标。

fd——>FILE*的过程代码如下所示：

struct IO_FILE 
{ 
int flag; // 刷新⽅式 
int fileno; // ⽂件描述符 
char outbuffer[SIZE]; 
int cap; 
int size; 
// TODO 
};

typedef struct IO_FILE mFILE;

mFILE *mfopen(const char *filename, const char *mode) 
{ 
    //。。。。。 
    fd = open(filename, O_RDONLY);
    mFILE *mf = (mFILE*)malloc(sizeof(mFILE)); 
    if(!mf) 
    { 
        close(fd); 
        return NULL; 
    } 
    mf->fileno = fd; 
    //mf->flag = FLUSH_LINE; 
    mf->size = 0; 
    mf->cap = SIZE; 
    return mf; 
}

文件打开的全过程

如下图所示。

一个文件被打开，有两个人要知道，一个是OS，另一个就是进程本身。进程是自己的文件描述符表来知晓，而OS则进行双链表来管理。

链接

软链接

ln -s src dst

ln -s code.c code_soft


ubuntu@VM-4-17-ubuntu:~/review-linux/2026_1_12$ ls -l
total 4
drwxr-xr-x 2 ubuntu ubuntu 4096 Jan 12 11:09 A
-rw-r--r-- 1 ubuntu ubuntu    0 Jan 12 11:09 code.c
ubuntu@VM-4-17-ubuntu:~/review-linux/2026_1_12$ ln -s code.c code_soft
ubuntu@VM-4-17-ubuntu:~/review-linux/2026_1_12$ ll
total 12
drwxr-xr-x 3 ubuntu ubuntu 4096 Jan 12 11:09 ./
drwxr-xr-x 6 ubuntu ubuntu 4096 Jan 12 11:08 ../
drwxr-xr-x 2 ubuntu ubuntu 4096 Jan 12 11:09 A/
-rw-r--r-- 1 ubuntu ubuntu    0 Jan 12 11:09 code.c
lrwxrwxrwx 1 ubuntu ubuntu    6 Jan 12 11:09 code_soft -> code.c
ubuntu@VM-4-17-ubuntu:~/review-linux/2026_1_12$ vim code.c
ubuntu@VM-4-17-ubuntu:~/review-linux/2026_1_12$ cat code_soft
jjjjjj

  • 文件内容里面存储的是被链接文件的路经。

  • 相当于软件的快捷方式。

硬链接

ln src dst

 ln code.c code_hard


ubuntu@VM-4-17-ubuntu:~/review-linux/2026_1_12$ ln code.c code_hard
ubuntu@VM-4-17-ubuntu:~/review-linux/2026_1_12$ ll
total 20
drwxr-xr-x 3 ubuntu ubuntu 4096 Jan 12 11:15 ./
drwxr-xr-x 6 ubuntu ubuntu 4096 Jan 12 11:08 ../
drwxr-xr-x 2 ubuntu ubuntu 4096 Jan 12 11:09 A/
-rw-r--r-- 2 ubuntu ubuntu    7 Jan 12 11:10 code.c
-rw-r--r-- 2 ubuntu ubuntu    7 Jan 12 11:10 code_hard
lrwxrwxrwx 1 ubuntu ubuntu    6 Jan 12 11:09 code_soft -> code.c

  • 硬链接就是给被链接文件取“别名”==引用。

  • 硬链接不能链接目录，否则就会出现路径解析死循环。

  • 被硬链接指向的时候，被硬链接的文件，就会计数一下。

取消链接

对于软硬链接取消链接，指令：unlink 链接

 unlink code_soft


ubuntu@VM-4-17-ubuntu:~/review-linux/2026_1_12$ ll
total 20
drwxr-xr-x 3 ubuntu ubuntu 4096 Jan 12 11:15 ./
drwxr-xr-x 6 ubuntu ubuntu 4096 Jan 12 11:08 ../
drwxr-xr-x 2 ubuntu ubuntu 4096 Jan 12 11:09 A/
-rw-r--r-- 2 ubuntu ubuntu    7 Jan 12 11:10 code.c
-rw-r--r-- 2 ubuntu ubuntu    7 Jan 12 11:10 code_hard
lrwxrwxrwx 1 ubuntu ubuntu    6 Jan 12 11:09 code_soft -> code.c
ubuntu@VM-4-17-ubuntu:~/review-linux/2026_1_12$ unlink code_soft
ubuntu@VM-4-17-ubuntu:~/review-linux/2026_1_12$ ll
total 20
drwxr-xr-x 3 ubuntu ubuntu 4096 Jan 12 11:21 ./
drwxr-xr-x 6 ubuntu ubuntu 4096 Jan 12 11:08 ../
drwxr-xr-x 2 ubuntu ubuntu 4096 Jan 12 11:09 A/
-rw-r--r-- 2 ubuntu ubuntu    7 Jan 12 11:10 code.c
-rw-r--r-- 2 ubuntu ubuntu    7 Jan 12 11:10 code_hard

路径解析死循环问题

硬链接不能链接目录，只能链接普通文件，而软连接可以链接目录/普通文件。

原因：

路径解析不是看文件名解析的，而是看文件的inode进行路径解析的。举个例子，当A目录里面--->有个子目录B，B目录里面有个硬链接C，C链接到B目录。当执行cd A/B/C，就会出现路径回环问题，死循环。如下图所示。

而软链接就不会出现这种情况，因为软连接是个独立的文件，有自己的inode，假设C软链接到B，它里面存的是被链接文件的路径，所以，当解析的C时，会继续解析C里面的路径，就会解析到B文件，就会停止了。

动静态库

动静态库的分类

Windows：.lib是静态库，.dll是动态库。

Linux：.a是静态库，.so是动态库。

静态库

静态最终会被拷贝一份到代码中，所以最终的代码可以脱离静态库，独立运行。

静态库的生成

指令：ar -rc $@ $^，如下所示的Makefile文件。

libmyadd.a:add.o sub.o
    ar -rc $@ $^        #生成静态库

%.o:%.c
    gcc -c $<

.PHONY:clean
clean:
    rm -rf code.exe test.o add.o sub.o

静态库的固定格式

格式：lib + 自己命名+.a

静态库的使用

gcc/g++编译器，都是默认进行系统查找对应的库，而是我们自己生成的库，需要使用如下的指令。

-L：指定库的路径。

-l：指定链接的库。

如下所示的使用方式。指令：gcc main.c -L. -lmyadd

ubuntu@VM-4-17-ubuntu:~/review-linux/2026_1_20/code$ gcc main.c -L. -lmyadd
ubuntu@VM-4-17-ubuntu:~/review-linux/2026_1_20/code$ ./a.out 
6
4

#表示，告诉编译器，我要链接.当前目录下的myadd库。

-l链接库的时候，去掉库的前缀和后缀，只链接库即可。

动态库

动态库不会加载到代码里面，代码会运行时查找动态库。

动态库的生成

  • 生成.o文件： gcc -fpic -c $<。

  • 生成动态库：gcc -o $@ $^ -shared，如下所示的Makefile文件。

libmysub.so:sub.o add.o
    gcc -o $@ $^ -shared

%.o:%.c
    gcc -fpic -c $<

.PHONY:clean
clean:
    rm -rf code.exe test.o add.o sub.o

动态库的固定格式

格式：lib + 自己命名+.so

动态库的使用

如下所示的使用方式。指令：gcc main.c -L. -lmyadd

对于动态库的运行，直接运行的话，会报错，需要把动态库放在系统指定的路径下，才会运行成功。

头文件

对于"add.h"的形式，直接编译运行即可。但是，对于<add.h>，编译的时候要指名头文件。指令：-I

ubuntu@VM-4-17-ubuntu:~/review-linux/2026_1_20/code$ gcc main.c -I. -L. -lmyadd
ubuntu@VM-4-17-ubuntu:~/review-linux/2026_1_20/code$ ./a.out 
6
4

总结

  • 动静态库的格式基本一致，除了后缀不一样。

  • 两者进行编译的时候，都需要指名要链接的库，gcc main.c -L. -lmyadd

  • 注意生成动静态库的指令。

  • 动态库的运行的时候，需要把动态库拷贝到系统指定的库路径中，才能运行。

ubuntu@VM-4-17-ubuntu:/usr/lib$ sudo ln -s /home/ubuntu/review-linux/2026_1_20/code/libmysub.so libmysub.so
ubuntu@VM-4-17-ubuntu:/usr/lib$ ll
total 1084
drwxr-xr-x 91 root root   4096 Jan 21 16:22 ./
drwxr-xr-x 14 root root   4096 Apr 21  2022 ../
drwxr-xr-x  2 root root   4096 Oct 24  2024 apparmor/
drwxr-xr-x  5 root root   4096 May 13  2025 apt/
drwxr-xr-x  2 root root   4096 May 18  2022 bfd-plugins/
drwxr-xr-x  2 root root   4096 Nov 27  2024 binfmt.d/
drwxr-xr-x  3 root root   4096 Apr 21  2022 byobu/
drwxr-xr-x  2 root root   4096 Dec  1  2022 cloud-init/
-rwxr-xr-x  1 root root   1075 Dec  8  2021 cnf-update-db*
-rwxr-xr-x  1 root root   3565 Dec  8  2021 command-not-found*
drwxr-xr-x  2 root root   4096 May 14  2025 compat-ld/
drwxr-xr-x  2 root root   4096 Apr 21  2022 console-setup/
lrwxrwxrwx  1 root root     21 May 18  2022 cpp -> /etc/alternatives/cpp*
drwxr-xr-x  3 root root   4096 May 18  2022 crash/
drwxr-xr-x  2 root root   4096 Apr 24  2022 crda/
drwxr-xr-x  4 root root   4096 Apr 21  2022 cryptsetup/
drwxr-xr-x  5 root root   4096 Dec 11 17:12 cups/
drwxr-xr-x  2 root root   4096 Dec  1  2022 dbus-1.0/
drwxr-xr-x  3 root root   4096 Dec 12 16:12 debug/
drwxr-xr-x  3 root root   4096 Apr 21  2022 dpkg/
drwxr-xr-x  3 root root   4096 Apr 21  2022 dracut/
drwxr-xr-x  2 root root   4096 Sep 18  2024 environment.d/
drwxr-xr-x  2 root root   4096 Oct  7  2023 file/
drwxr-xr-x  2 root root   4096 Apr 21  2022 finalrd/
drwxr-xr-x 85 root root  24576 Apr 24  2022 firmware/
drwxr-xr-x  3 root root   4096 May 18  2022 gcc/
drwxr-xr-x  2 root root   4096 Apr 21  2022 girepository-1.0/
drwxr-xr-x  3 root root  24576 Aug  1 19:43 git-core/
drwxr-xr-x  2 root root   4096 Sep 23  2022 gnupg/
drwxr-xr-x  2 root root   4096 Sep 23  2022 gnupg2/
drwxr-xr-x  2 root root   4096 May 14  2025 gold-ld/
drwxr-xr-x  4 root root   4096 Apr 21  2022 groff/
drwxr-xr-x  3 root root   4096 Apr 24  2022 grub/
drwxr-xr-x  2 root root   4096 Apr 24  2022 grub-legacy/
drwxr-xr-x  2 root root   4096 Apr 21  2022 hdparm/
drwxr-xr-x  2 root root   4096 Apr 21  2022 init/
drwxr-xr-x  3 root root   4096 Apr 21  2022 initcpio/
drwxr-xr-x  4 root root   4096 Apr 21  2022 initramfs-tools/
drwxr-xr-x  3 root root   4096 Apr 21  2022 kernel/
drwxr-xr-x  3 root root   4096 Apr 21  2022 klibc/
-rwxr-xr-x  1 root root  78784 Apr 13  2024 klibc-BnzSoOUNgFnGkEcRdekugdBENMs.so*
lrwxrwxrwx  1 root root     16 Oct 29  2022 libdmmp.so -> libdmmp.so.0.2.0
-rw-r--r--  1 root root  38984 Oct 29  2022 libdmmp.so.0.2.0
lrwxrwxrwx  1 root root     18 Feb  9  2022 libhandle.so.1 -> libhandle.so.1.0.3
-rw-r--r--  1 root root  14520 Feb  9  2022 libhandle.so.1.0.3
lrwxrwxrwx  1 root root     16 Oct 29  2022 libmpathcmd.so -> libmpathcmd.so.0
-rw-r--r--  1 root root  14408 Oct 29  2022 libmpathcmd.so.0
lrwxrwxrwx  1 root root     20 Oct 29  2022 libmpathpersist.so -> libmpathpersist.so.0
-rw-r--r--  1 root root  38984 Oct 29  2022 libmpathpersist.so.0
lrwxrwxrwx  1 root root     17 Oct 29  2022 libmultipath.so -> libmultipath.so.0
-rw-r--r--  1 root root 409672 Oct 29  2022 libmultipath.so.0
lrwxrwxrwx  1 root root     52 Jan 21 16:22 libmysub.so -> /home/ubuntu/review-linux/2026_1_20/code/libmysub.so*
drwxr-xr-x  3 root root   4096 Apr 24  2022 linux/
drwxr-xr-x  3 root root   4096 Apr 24  2022 linux-boot-probes/
drwxr-xr-x  3 root root   4096 Jul  1  2025 locale/
drwxr-xr-x  4 root root   4096 Dec 11 17:12 lsb/
drwxr-xr-x  2 root root   4096 Apr 21  2022 man-db/
drwxr-xr-x  2 root root   4096 Sep  1 12:08 mecab/
drwxr-xr-x  3 root root   4096 Aug 30  2021 mime/
drwxr-xr-x  2 root root   4096 Jul  1  2025 modprobe.d/
drwxr-xr-x  3 root root   4096 Jul  1  2025 modules/

减少编译时的指令方法：

  • 可以把动静态库分别拷贝到系统指定的库文件中——可以搞个软连接。

  • 可以把动静态库路径放在系统环境变量中。

  • 也可以放在系统环境配置文件中——bashrc。

# linux # ubuntu # 服务器
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