day06内存管理、文件管理

1.内存管理技术

1.1 内存管理的相关函数

（1）brk函数

#include <unistd.h>
int brk(void *addr);

函数功能：
主要用于调整动态内存的大小，具体的调整方式如下：
当addr > 原来的末尾地址时，表示申请动态内存;  
当addr = 原来的末尾地址时， 表示动态内存不变;
当addr < 原来的末尾地址时， 表示释放动态内存;

注意：

• 虽然brk函数既能申请动态内存， 又能释放动态内存，但是释放动态内存更加方便， 所哟一般与sbrk函数
  搭配使用， sbrk用于申请内存，brk用于释放内存;

练习：

  使用sbrk函数申请内存，使用brk函数释放内存， 首先申请一个int 类型大小的动态内存， 存放数据66， 再申请一个double类型的动态内存，存放存放数据3.14,再申请10 个字节大小的字符串空间， 存放数据“hello”， 打印相关数据，最后释放所有动态内存。

（2）mmap函数（暂时了解）

#include <sys/mman.h>
void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags,int fd, off_t offset);

第一个参数：建立映射的起始地址， 给NULL表示系统内核指定;
第二个参数：建立映射的长度;
第三个参数：映射的访问权限;
PROT_EXTC - 可执行
PROT_READ - 可读
PROT_WRITE - 可写
PROT_NONE - 不可访问
第四个参数：具体的操作标志;
MAP_SHARED - 映射区的数据直接反映到文件中
MAP_PRIVATE - 映射区的数据不会反映到文件中
第五个参数：文件描述，暂时给0即可;
第六个参数：文件中的偏移量，暂时给0即可;
返回值：成功返回映射区的首地址， 失败返回MAP_FAILED((void*)-1)
函数功能：
主要用于建立文件/设备到虚拟地址的映射;

(3)munmap函数（暂时了解）

#include<sys/mman.h>
int munmap(void *addr, size_t length);

第一个参数：映射区的首地址， mmap函数的返回值;
第二个参数：映射区的大小;
函数功能：
主要用于解除参数的指定的映射;

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1.2 内存管理函数的层次关系

标准c语言 - 使用malloc函数申请， 使用free函数释放;
|
POSIX标准 - 使用sbrk函数申请， 使用brk函数释放;
|
操作系统 - 使用mmap函数建立映射，munmap函数解除映射

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2.文件管理

2.1 基本概念

• 在linux系统中，几乎所有的一切都可以看作文件，包括目录、输入输出设备等等;
  /dev/null/ - 空设备文件

如：
命令echo - 回显命令

echo hello
=> 表示打印hello字符

echo hello > a.txt
=>表示将hello字符串插入到a.txt文件中，插入成功

cat a.txt
=>表示查看文件a.txt中的内容

echo hello > /dev/null
=>表示将echo命令执行结构丢弃掉

cat /dev/null
=>表示查看文件中的弄容，啥也没有

cat /dev/null > a.txt
=>表示清空文件中的内容

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2.2常用的基本操作函数（重中之重）

• 复习标c中学过的函数：
  fopen()/fclose()/fread()/fwrite()/fseek();
• 学习nc中的函数：
  open()/close()/read()/write()/lseek();

(1)open函数

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

第一个参数：字符串形式的路径名
第二个参数：具体的操作标志
必须包含以下三个标志中的一个
    O_RDONLY  - 只读
    O_WRONLY  - 只写
    O_RDWR    - 可读可写
除此之外，还可以按位按或以下标志：
    O_APPEND  - 以追加的方式打开文件
    O_CREAT   - 若文件不存在则创建，若存在则打开
    O_EXCL    - 与O_CREAT搭配使用，若文件不存在则创建，若文件存在则创建失败
    O_TRUNC   - 若文件存在则清空文件中的内容，
第三个参数：用于指定新文件的创建时的权限信息;
    当需要创建新文件是，需要给参数;
    当打开一个已经存在的文件时，不需要该参数;

返回值：成功时返回新的文件描述符，失败返回-1;
函数功能：
主要用于打开/创建一个文件

注意：

• creat() return the new file descriptor, or -1 if an error occurred (in which case, errno is set appropriately).

拓展：

ls -l a.txt 的执行结果如下
-rw-rw-r– 1 bbyang bbyang 0 6月 3 14:41 a.txt

-       rw-     rw-     r--             1       bbyang  bbyang      0       6月 3 14:41      a.txt
文件类型    属主权限 属组权限 其他用户权限    硬链接数        属主名称       属组名称   文件大小  最后一次修改时间    文件名称

文件类型主要有：
- 表示普通文件
d 表示目录文件

其中文件的主要权限有：
r  - 可读 4
w  - 可写 2
x  - 可执行    1
-  - 表示没有此权限

• 因此： 0664 => rw- rw- -w-

(2)close函数

#include <unistd.h>
int close(int fd);
    函数功能：
主要用于关闭参数指定的文件描述符，让该文件描述符不再代表任何一个文件， 该文件描述符可以被再次使用;

——>程序：03close.c

(3)read函数

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

第一个参数：文件描述符，open函数的返回值
第二个参数：缓冲区的首地址
第三个参数：期望读取的字节数
返回值：成功返回实际读取的字节数，返回0表示读到文件末尾;失败返回-1;
       每次读取多少字节，则文件读写位置前进多少字节;
函数功能：
主要功能从参数指定的文件中读取数据;

（4）write函数

#include <unistd.h>
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
第一个参数：文件描述符，open函数的返回值;
第二个参数：缓冲区的首地址，被写入数据的首地址
第三个参数：期望写入的数据大小

返回值：成功返回别写入的字节数，返回0表示没有写入数据;返回0表示写入错误;
    写入多少字节则文件读写位置前进多少字节;
函数功能：
主要用于将指定的数据写入到指定的文件中;