一、文件与进程的关系

打开文件的本质是进程打开文件。

打开的文件在内存中，未打开的文件在磁盘中。

当进程打开多个文件，操作系统中有多个进程，那么操作系统中就必定会存在多个打开的文件。

为了管理文件就要先描述再组织。

文件存在于磁盘，所以向文件写数据就是向硬件写入，磁盘作为硬件我们用户无法绕过操作系统进行访问，所以操作系统就一定要向用户提供系统调用，而我们平时用的c / c++函数就是系统调用的封装。

二、系统调用的文件操作

1、打开文件

pathname：指明文件创建的路径和文件名。若没有路径默认创建在当前按路径。

flags：选项，类似于c语言中 w, a等打开方式。

mode：设置文件权限，与之前Linux下的文件权限一样。

补充

系统调用函数 umask() 可以设置当前进程中的权限掩码。

flag选项

（1）O_WRONLY       只写打开

（2）O_CREATE        文件不存在就创建，要mode指明文件权限

（3）O_RDONLY        只读打开

（4）O_RDRW            读写打开

（5）O_APPEND        追加打开

（6）O_TRUNC          清空文件

2、写文件

fd：open() 函数的返回值，表示文件描述符。

buf：要插入的文件内容。

count：内容大小。

 3、关闭文件

4、举例

一开始 log.txt 文件不存在，只读打开并创建文件。

现在文件存在并且内容是 hello，此时我们再次只读打开写入a

我们发现结果是覆盖文件内容，这次我们再加上清空文件，写入a

最后文件内只有a，其实我们就能发现c语言中'w'方式打开文件，就是上面三个选项全带的功能，所以一开始说 c / c++ 文件函数就是封装的系统调用。

三、文件描述符与文件的先描述再组织

1、文件描述符介绍

我们上面提到 open 函数会返回一个文件描述符，其实每一个进程的开始，我们自己创建的文件描述符是从3开始，0 1 2 分别对应的是标准输入（键盘），标准输出（显示器），标准错误（显示器），这三个文件是进程运行时自动创建的。

那为什么函数传一个数字 fd 进程就能打开对应文件写入或关闭呢？

上图中我们就能知道其实返回的 fd 就是内核中进程 : 文件映射关系的数组下标。

2、open函数作用

（1）常见 file 内核数据结构。

（2）开辟文件缓冲区，加载文件数据。

（3）查看文件描述符表。

（4）file 地址填入文件描述符表。

（5）返回 fd 文件描述符。

四、理解一切皆文件

我们知道c语言中结构体是不能有函数的，但是上图中操作系统层面的文件结构体存放函数指针，以此来调用函数，就相当于c++中的类。

由于对应不同的硬件，调用方式不同，在操作系统层面每一个文件结构体函数名都是 read, write....，但是在驱动层实现函数时是截然不同的，这就像是c++中的多态。

上图的一整套逻辑就是 vfs（virtual file system 虚拟文件系统）

结论就是上层访问不同硬件调用函数名相同的函数。

五、理解语言中的文件函数和系统调用函数的联系

系统调用中函数 open 返回 fd，类比c语言就是类型是 FILE* 的指针（本质是结构体）。

所有c语言上的文件操作函数，本质底层都是系统调用的封装。

为什么要封装系统调用？

不同的系统，系统调用不同，导致用系统调用代码不具备跨平台性。

所以在写语言的源代码时要把所有常见平台中的文件系统调用封装，在哪个平台就下载哪个平台的c标准库。