linux篇【8】：基础IO—＜后序＞
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一.myshell中实现重定向
1.myshell中实现重定向
二.标准输出与标准错误
小知识点：linux下的c++后置——.cpp / .cc / .cxx
1. 示例解释
./a. out > stdout. txt 解释：
./a.out 1> stdout. txt 2>stderr. txt 解释：
./a.out 1> stdout. txt 2>stderr. txt的意义：
./a. out > all. txt 2>&1：
2.perror和模拟实现
三.文件系统
1. 磁盘的物理结构
2.磁盘的存储结构
3.磁盘的逻辑抽象结构
（1）LBA地址转换为CHS地址（ 磁柱(Cylinder)，磁面(Head)，扇区(Sector) ）
一.myshell中实现重定向
1.myshell中实现重定向
ChangeDir
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <assert.h>
#include <ctype.h>
#define SEP " "
#define NUM 1024
#define SIZE 128
//跳过 //ls -a -l>> log.txt 的>>和log.txt之间空格操作：
#define DROP_SPACE(s) do { while(isspace(*s)) s++; }while(0)
char command_line[NUM];
char *command_args[SIZE];
char env_buffer[NUM]; //for test
#define NONE_REDIR -1
#define INPUT_REDIR 0
#define OUTPUT_REDIR 1
#define APPEND_REDIR 2
int g_redir_flag = NONE_REDIR;
char *g_redir_filename = NULL;
extern char**environ;
//对应上层的内建命令
int ChangeDir(const char * new_path)
{
chdir(new_path);
return 0; // 调用成功
}
void PutEnvInMyShell(char * new_env)
{
putenv(new_env);
}
void CheckDir(char *commands)
{
assert(commands);
//[start, end)
char *start = commands;
char *end = commands + strlen(commands);
// ls -a -l
while(start < end)
{
if(*start == '>')
{
if(*(start+1) == '>')
{
//ls -a -l>> log.txt --追加
*start = '\0';
start += 2;
g_redir_flag = APPEND_REDIR;
DROP_SPACE(start);
g_redir_filename = start;
break;
}
else{
//ls -a -l > log.txt -- 输出重定向
*start = '\0';
start++;
DROP_SPACE(start);
g_redir_flag = OUTPUT_REDIR;
g_redir_filename = start;
break;
}
}
else if(*start == '<')
{
// 输入重定向
*start = '\0';
start++;
DROP_SPACE(start);
g_redir_flag = INPUT_REDIR;
g_redir_filename = start;
break;
}
else
{
start++;
}
}
}
int main()
{
//shell 本质上就是一个死循环
while(1)
{
g_redir_flag = NONE_REDIR;
g_redir_filename = NULL;
//不关心获取这些属性的接口, 搜索一下
//1. 显示提示符
printf("[张三@我的主机名 当前目录]# ");
fflush(stdout);
//2. 获取用户输入
memset(command_line, '\0', sizeof(command_line)*sizeof(char));
fgets(command_line, NUM, stdin); //键盘，标准输入，stdin, 获取到的是c风格的字符串, '\0'
command_line[strlen(command_line) - 1] = '\0';// 清空\n
//2.1 ls -a -l>log.txt or cat<file.txt or ls -a -l>>log.txt or ls -a -l
// ls -a -l>log.txt -> ls -a -l\0log.txt
CheckDir(command_line);
//3. "ls -a -l -i" -> "ls" "-a" "-l" "-i" 字符串切分
command_args[0] = strtok(command_line, SEP);
int index = 1;
// 给ls命令添加颜色
if(strcmp(command_args[0]/*程序名*/, "ls") == 0 )
command_args[index++] = (char*)"--color=auto";
// = 是故意这么写的
// strtok 截取成功，返回字符串其实地址
// 截取失败，返回NULL
while(command_args[index++] = strtok(NULL, SEP));
//for debug
//for(int i = 0 ; i < index; i++)
//{
// printf("%d : %s\n", i, command_args[i]);
//}
// 4. TODO, 编写后面的逻辑, 内建命令
if(strcmp(command_args[0], "cd") == 0 && command_args[1] != NULL)
{
ChangeDir(command_args[1]); //让调用方进行路径切换, 父进程
continue;
}
if(strcmp(command_args[0], "export") == 0 && command_args[1] != NULL)
{
// 目前，环境变量信息在command_line,会被清空
// 此处我们需要自己保存一下环境变量内容
strcpy(env_buffer, command_args[1]);
PutEnvInMyShell(env_buffer); //export myval=100, BUG?
continue;
}
// 5. 创建进程,执行
pid_t id = fork();
if(id == 0)
{
int fd = -1;
switch(g_redir_flag)
{
case NONE_REDIR:
break;
case INPUT_REDIR:
fd = open(g_redir_filename, O_RDONLY);
dup2(fd, 0);
break;
case OUTPUT_REDIR:
fd = open(g_redir_filename, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC);
dup2(fd, 1);
break;
case APPEND_REDIR:
fd = open(g_redir_filename, O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND);
dup2(fd, 1);
break;
default:
printf("Bug?\n");
break;
}
//child
// 6. 程序替换, 会影响曾经子进程打开的文件吗？不影响
//exec*?
execvp(command_args[0]/*不就是保存的是我们要执行的程序名字吗？*/, command_args);
exit(1); //执行到这里，子进程一定替换失败
}
int status = 0;
pid_t ret = waitpid(id, &status, 0);
if(ret > 0)
{
printf("等待子进程成功: sig: %d, code: %d\n", status&0x7F, (status>>8)&0xFF);
}
}// end while
}
二.标准输出与标准错误
小知识点：linux下的c++后置——.cpp / .cc / .cxx
1. 示例解释
./a. out > stdout. txt 解释：
默认只能重定向标准输出
./a.out 1> stdout. txt 2>stderr. txt 解释：
1> stdout. txt：stdout的内容重定向；2>stderr. txt stderr的内容重定向
./a.out 1> stdout. txt 2>stderr. txt的意义：
可以区分哪些是程序日常输出哪些是错误!——日至等级
./a. out > all. txt 2>&1：
把标准输出和标准错误混着输到一个文件
解释：./a.out > all.txt 是普通的把标准输出重定向——把[1]指向了文件all.txt，2>&1是把[1]拷贝给[2]，使得标准错误重定向——把[2]也指向了文件all.txt
2.perror和模拟实现
errno：C语言有一个全局变量，记录最近一次C库函数调用失败的原因!
三.文件系统
上面我们学到的所有的东西，全部都是在内存中，但是不是所有的文件都被打开了——大量的文件就在磁盘上 静静的躺着，这批文件非常多，杂，乱
磁盘基本的文件管理，本质工作和快递点的老板做的工作是一样的。磁盘基本的文件管理就叫文件系统。
所以我们要把视角从内存中移开，迁移到磁盘上！
1. 磁盘的物理结构
磁盘是我们电脑上的唯一的一个机械设备，目前，同学们笔记本上，可能已经不用磁盘了。而是SSD
你的文件数据，就在这个盘面上。
磁盘图片：
一个面，一个磁头!
机械式+外设 = 磁盘一定是很慢的(CPU,内存)
磁盘存储数据：电子分NS极，磁盘的一面有很多个类似电子的单元，通过磁头改变电子的NS几来改变01。
磁性：N，S极
改变NS极——>就是改变了01
2.磁盘的存储结构
磁盘上存储的基本单位是扇区512字节
读写磁盘的时候，磁头找的是某一个面 的某一个磁道 的某一个扇区
是哪一个面由哪一个磁头决定；哪个磁道——>要知道是哪一个柱面的——>距离圆心的半径——>也是由哪一个磁头决定；哪一个扇区——>磁道上的一段——>由盘面旋转决定的
柱面：
文件系统：什么文件，对应了几个磁盘块!
物理上查找某一个扇区的寻址方式叫 CHS地址（对应下图 磁柱(Cylinder)，磁面(Head)，扇区(Sector)）：只要我们能找到磁盘上的盘面，柱面(磁道)，扇区找到一个存储单元。用同样的方法，我们可以找到所有的基本单元! !
3.磁盘的逻辑抽象结构
类比磁带，把磁盘抽象成一个数组。假设有10000000个扇区，每个扇区是512字节，类型是sector
对磁盘的管理，转化成为了对数组空间的管理! !定位一个sector，只要找到下标就行了!这里的下标叫做 LBA（logic block address 逻辑块地址）
（1）LBA地址转换为CHS地址（ 磁柱(Cylinder)，磁面(Head)，扇区(Sector) ）
假如要找第3234个扇区，假如有4个磁盘面，4个磁盘面放在一个数组，一面假设是1000个扇区，3234/1000=3，第一面是0~1000，第二面是1000~2000，第三面是2000~3000，第四面是3000~4000。所以3234这个扇区在第4面，磁面H=4，假设一个磁盘面上有20个磁道，3234%1000=234，234/20=11，磁柱C=11，234%20=14，扇区S=14，即可得到CHS地址的三个值
