【Linux】深入理解系统文件操作（1w字超详解）

蔚落 2024-04-25 20:16 5阅读 0赞

### 1.系统下的文件操作： ###

❓是不是只有C\\C++有文件操作呢？💡Python、Java、PHP、go也有，他们的文件操作的方法是不一样的啊

#### 1.1对于文件操作的思考： ####

我们之前就说过了：**文件=内容+属性**

针对文件的操作就变成了对内容的操作和对属性的操作

❓当文件没有被操作的时候，文件一般会在什么位置？💡磁盘

❓当我们对文件进行操作的时候，文件需要在哪里？💡内存❓为什么呢?💡因为冯诺依曼体系结构

❓通常我们打开文件、访问文件和关闭文件，是谁在进行相关操作？

![img][]

运行起来的时候，才会执行对应的代码，然后才是真正的对文件进行相关的操作。  
实际上是 进程在对文件进行操作！ 在系统角度理解是我们曾经写的代码变成了进程。

进程执行调度对应的代码到了 fopen,write 这样的接口，然后才完成了对文件的操作。  
当我执行 fopen 时，对应地就把文件打开了，所以文件操作和进程之间是撇不开关系。

❓当我们对文件进行操作的时候，文件需要提前被load到内存❓load是内容or属性？💡至少得有属性吧

❓当我们对文件进行操作的时候，文件需要被提前lod到内存，是不是只有你一个人在load呢?

💡不是，内存中一定存在大量不同文件的属性、

所以综上，打开文件本质就是将需要的文件属性加载到内存中，OS内部一定一定会同时存在大量的被打开的文件，❓那么操作系统要不要管理这些被打开的文件呢？

💡先描述再组织

先描述，构建在内存中的文件结构体struct file （就可以从磁盘来，struct file\*next），被打开的文件

每一个被打开的文件，都要被OS内对应文件对象的struct结构体，可以将所有的struct file结构体用某种数据结构连接起来——在os内部，对被打开的文件进行管理，就被转换成为了对链表的增删查改

**结论：文件被打开，OS要为被打开的文件，创建对应的内核数据结构**

struct file
    {
        
    //各种属性
    //各种连接关系
    }

文件其实可以被分为两大类：磁盘文件、被打开的文件（内存文件）

❓文件被打开，是谁在打开呢？💡OS，但是是谁让OS打开的呢？用户（进程为代表）

我们之前的所有的文件操作，都是进程和被打开文件的关系

都是进程和被打开文件的关系：struct task\_struct和struct\_file

快速回忆一下c语言的文件操作（fopen,fwrite等)

#include<stdio.h>
    #define LOG "log.txt"
    int main()
    {
        
      FILE*fp=fopen(LOG,"w");
      if(fp==NULL)
      {
        
        perror("fopen");
        return 1;
      }
      const char*msg="hello xiaolu,hello 107";
      int cnt=5;
      while(cnt)
      {
        
        fputs(msg,fp);
        cnt--;
      }
      fclose(fp);
      return 0;
    }

默认如果只是打开，文件内容会自动被清空，同时，每次进行写入的时候，都会从最开始进行写入

#### 1.2文件操作模式： ####

> r：只读模式，打开一个已存在的文本文件，允许读取文件。
> 
> r+：读写模式，打开一个已存在的文本文件，允许读写文件。
> 
> w：只写模式，打开一个文本文件并清除其内容，如果文件不存在，则创建一个新文件。
> 
> w+：读写模式，打开一个文本文件并清除其内容，如果文件不存在，则创建一个新文件。
> 
> a：追加模式，打开一个文本文件并将数据追加到文件末尾，如果文件不存在，则创建一个新文件。
> 
> a+：读写模式，打开一个文本文件并将数据追加到文件末尾，如果文件不存在，则创建一个新文件。

这些我们 在c语言中已经有了详细的讲解了，就不做解释了

### 2.文件系统接口 ###

printf 一定封装了系统调用接口。而这个函数就是snprintf函数

所有的语言提供的接口，之所以你没有见到系统调用，因为所有的语言都被系统接口做了 封装。

所以你看不到对应的底层的系统接口的差别。为什么要封装？原生系统接口，使用成本比较高。

系统接口是 OS 提供的，就会带来一个问题：如果使用原生接口，你的代码只能在一个平台上跑。

直接使用原生系统接口，必然导致语言不具备 跨平台性 (Cross-platform) ！

我们首先要明确一个概念，C语言接口和操作系统接口是上下级的关系，任何一个语言，不管是C、C++、java、Python都有自己打开文件关闭文件读写文件的库函数，但是这些库函数的使用都是在Linux和Windows系统下进行的，所以任何语言的接口和系统接口是一种上下级的关系。

![image-20231026071211558][]

在系统调用接口中，我们打开文件使用open、关闭文件close、写入write、读取read。那这些接口和C中库函数接口有什么联系呢？我们可以这样理解：C中调用得这些库函数底层一定封装了系统调用接口，可以认为fopen底层调用open，fclose底层调用close，fread底层调用read，fwrite底层调用write。我们在windows中打开文件，windows底层也有一套自己的windows相关的api系统接口，当我们在windows使用C的库函数时，C调用的就是windows下的系统接口。这样在语言层面上就实现了跨平台性。

#### 2.1文件打开：open（） ####

打开文件，在 C 语言上是 fopen，在系统层面上是 open。

open 接口是我们要学习的系统接口中最重要的一个，没有之一！所以我们放到前面来讲。

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

这里的参数有点抽象，我来给大家解释一下

*  pathname: 要打开或创建的目标文件
 *  flags: 打开文件时，可以传个参数选项，用下面的一个或者多个常量进行“或”运算，构成flags。
    
    参数:
    
    O\_RDONLY: 只读打开
    
    O\_WRONLY: 只写打开
    
    O\_RDWR : 读，写打开
    
    这三个常量，必须指定一个且只能指定一个
    
    O\_CREAT : 若文件不存在，则创建它。需要使用mode选项，来指明新文件的访问权限
    
    O\_APPEND: 追加写

其中flags为标志位，并且它是个整数类型（C99 标准之前没有 bool 类型)

标记位实际上我们造就用过了，比如定义 flag 变量，设 flag=0，设 flag=1，传的都是单个的。

❓ 思考：但如果我想一次传递多个标志位呢？定义多个标记位？flag1, flag2, flag3…

那我要传 20 个呢，定义 20 个标记位不成？遇到不确定传几个标志位的情况下，该怎么办？

我们看看写底层的大佬是如何解决的：

👑 方案：系统传递标记位是通过 位图 来进行传递的。

如果你要创建这个文件，该文件是要受到 权限的约束的！

创建一个文件，你需要告诉操作系统默认权限是什么。

当我们要打开一个曾经不存在的文件，不能使用两个参数的 open，而要使用三个参数的 open！

也就是带 mode\_t mode 的 open，这里的 mode 代表创建文件的权限：

int open(const char* pathname, int flags, mode_t mode);

文件描述符（open对应的返回值）本质就是数组下标

#### 2.2文件关闭：close() ####

#include <unistd.h>
    int close(int fd);

该接口相对 open 相对来说比较简单，只有一个 fd 参数，我们直接看代码：

![image-20231026074705804][]

#### 2.3文件写入：write() ####

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

write 接口有三个参数：

*  fd：文件描述符
 *  buf：要写入的缓冲区的起始地址（如果是字符串，那么就是字符串的起始地址）
 *  count：要写入的缓冲区的大小

#include <stdio.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <unistd.h>  // 需引入头文件
    int main(void)
    {
        
        umask(0);
        int fd = open("log.txt", O_WRONLY | O_CREAT, 0666);
        if (fd < 0) {
        
            perror("open"); 
            return 1;
        }
        printf("fd: %d\n", fd); 
        int cnt = 0;
        const char* str = "hello xiaolu!\n";
        while (cnt < 5) {
        
           write(fd, str, strlen(str));
           cnt++;
        }
        close(fd);
        return 0;
    }

这里strlen（str）不可以+1，+1就会把\\0写出来，但是vim是没有\\0的，因此会出现乱码

顺便教一个清空文件的小技巧： > 文件名 ，前面什么都不写，直接重定向 + 文件名：

$ > log.txt

![image-20231026075248012][]

### 3.系统传递标记位 ###

通过上文的讲解，想必大家已对文件系统基本的接口有一个简单的了解，接下来我们将继续深入讲解，继续学习系统传递[标志位][Link 1]，介绍 O\_WRONLY, O\_TRUNC, O\_APPEND 和 O\_RDONLY。

#### 3.1.O\_WRONLY 没有像 w 那样完全覆盖？ ####

C语言在 w模式打开文件时，文件内容是会被清空的，但是 O\_WRONLY 好像并非如此？

当前我们的 log.txt 内有 5 行数据，现在我们执行下面的代码：

int main(void)
    {
        
        umask(0);
        // 当我们只有 O_WRONLY 和 O_CREAT 时
        int fd = open("log.txt", O_WRONLY | O_CREAT, 0666);
        if (fd < 0) {
        
            perror("open"); 
            return 1;
        }
        printf("fd: %d\n", fd); 
        
        // 修改：向文件写入 2 行信息
        int cnt = 0;
        const char* str = "666\n";  // 修改：内容改成666（方便辨识）
        while (cnt < 2) {
        
           write(fd, str, strlen(str));
           cnt++;
        }
        close(fd);
        return 0;
    }

![image-20231026080212075][]

❓O\_WRONLY 怎么没有像 w 那样完全覆盖？？？

我们以前在 C语言中，w 会覆盖把全部数据覆盖，每次执行代码可都是会清空文件内容的。

而我们的 O\_WRONLY 似乎没有全部覆盖，曾经的数据被保留了下来，并没有清空！

其实，没有清空根本就不是读写的问题，而是取决于有没有加 O\_TRUNC 选项！

因此，只有 O\_WRONLY 和 O\_CREAT 选项是不够的：

如果想要达到 w 的效果还需要增添 O\_TRUNC  
如果想到达到 a 的效果还需要 O\_APPEND

下面我们就来介绍一下这两个选项！

#### 3.2.O\_TRUNC 截断清空（对标 w） ####

在我们打开文件时，如果带上 O\_TRUNC 选项，那么它将会清空原始文件。

如果文件存在，并且打开是为了写入，O\_TRUNC 会将该文件长度缩短 (truncated) 为 0。

也就是所谓的 截断清空 (Truncate Empty) ，我们默认情况下文件系统调用接口不会清空文件的，

但如果你想清空，就需要给 open() 接口 带上 O\_TRUNC 选项：

int main(void)
    {
        
        umask(0);
        int fd = open("log.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);
        if (fd < 0) {
        
            perror("open"); 
            return 1;
        }
        printf("fd: %d\n", fd); 
        // 向文件写入 2 行信息
        int cnt = 0;
        const char* str = "666\n";
        while (cnt < 2) {
        
           write(fd, str, strlen(str));
           cnt++;
        }
        close(fd);
        return 0;
    }

#### 3.3.O\_APPEND 追加（对标 a） ####

现在我们用 open，追加是不清空原始内容的，所以我们不能加 O\_TRUNC，得加 O\_APPEND：

int fd = open("log.txt", O_WRONLY | O_CREATE | O_APPEND, 0666);

#### 3.4.O\_REONLY 读取 ####

如果我们想读取一个文件，那么这个文件肯定是存在的，我们传 O\_RDONLY 选项：

### 4.文件描述符： ###

在认识返回值之前，先来认识一下两个概念: 系统调用 和 库函数

*  上面的 fopen fclose fread fwrite 都是C标准库当中的函数，我们称之为库函数（libc）。
 *  而， open close read write lseek 都属于系统提供的接口，称之为系统调用接口
 *  回忆一下我们讲操作系统概念时，画的一张图

![image-20231026073631380][]

系统调用接口和库函数的关系，一目了然。  
所以，可以认为，f\#系列的函数，都是对系统调用的封装，方便二次开发。

任何一个进程，在启动的时候，默认会打开当前进程的三个文件：

> 标准输入 标准输出 标准错误
> 
> stdin stdout stderr C
> 
> cin cout cerr C++

输出和错误的区别：

#include<iostream>
     #include<cstdio>
    int main()
    {
        
      //C
      printf("hello printf->stdout\n");
      fprintf(stdout,"hello fprintf->stdout\n");
      fprintf(stderr,"hello fprintf->stderr\n");
      //C++
      std::cout<<"hello cout->cout"<<std::endl;
      std::cerr<<"hello cerr ->cout"<<std::endl;
      return 0;
    }

![image-20231007201828318][]

标准输入——设备文件->键盘文件

标准输出——设备文件->显示器文件

标准错误——设备文件->显示器文件

![image-20231007201853953][]

所谓的输出重定向是把输入和输出重定向到文件中，错误留在了显示器

标准输出和标准错误都会向显示器打印，但是其实是不一样的

0默认是标准输入
    1默认是标准输出
    2默认是标准错误

❓因为Linux下一切皆文件， 所以向显示器打印，本质上就是向文件中写入，如何理解？

![image-20231026073213043][]

相信各位读者应该都听过一个概念，C语言程序会默认打开3个输入输出流，其中这三个输入输出流对应的名为stdin，stdout，stderr，文件类型为FILE\*，而FILE\*是C语言的概念，底层对应的文件描述符，其中stdin对应0，stdout对应1，stderr对应2，换言之012被默认已经打开了，再打开时就是从3开始打开了，所谓的文件描述符，本质其实就是数组下标。

#include <stdio.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <string.h>
    int main()
    {
        
    char buf[1024];
    ssize_t s = read(0, buf, sizeof(buf));
    if(s > 0){
        
    buf[s] = 0;
    write(1, buf, strlen(buf));
    write(2, buf, strlen(buf));
    }
    return 0;
    }

![image-20231026081908297][]

而现在知道，文件描述符就是从0开始的小整数。当我们打开文件时，操作系统在内存中要创建相应的数据结构来描述目标文件。于是就有了file结构体。表示一个已经打开的文件对象。而进程执行open系统调用，所以必须让进程和文件关联起来。每个进程都有一个指针\*files, 指向一张表files\_struct,该表最重要的部分就是包涵一个指针数组，每个元素都是一个指向打开文件的指针！所以，本质上，文件描述符就是该数组的下标。所以，只要拿着文件描述符，就可以找到对应的文件

#### 4.1文件描述符底层原理 ####

一个进程是可以可以打开多个文件的，无非就是多调用几次open，而我们的计算机中是同时存在大量进程的，而这些进程可能会打开各种各样的文件，所以系统中在任何时刻都可能存在大量已经打开的文件，操作系统的功能之一就是文件管理，就是要对这些打开的文件进行管理。  
  而我们都知道，所谓管理就是先描述再管理，底层中描述文件的数据结构叫做struce file，一个文件对应一个struct file，大量的文件就有大量的struct file，我们只需将这些数据结构用双链表连接起来，所以对文件的管理就变成了对双链表的增删改查。而我们现在要做的，这些已经被打开的文件那些文件属于某个特定的进程，就需要建立进程和文件的对应关系。

![image-20231026095149261][]

❓进程如何和打开的文件建立映射关系？打开的文件哪一个属于我的进程呢？

当一个程序加载了就是一个进程，进程就会有task\_struct

当磁盘有一个文件，其实这个被打开的文件就会被os加载到内存，会在内存中创建一个files\_struct包含了文件的大部分属性

我们进程的task\_struct结构体中也会有一个struct files\_struct\*files指针指向下面这个结构体

在内核中，task\_struct 在自己的数据结构中包含了一个 struct files\_struct \*files (结构体指针)：

struct files_struct *files;

而我们刚才提到的 “数组” 就在这个 file\_struct 里面，该数组是在该结构体内部的一个数组。

struct file* fd_array[32];

![image-20231026095958491][]

#### 4.2文件描述符的分配规则 ####

文件描述符的分配规则：**在files\_struct数组当中，找到当前没有被使用的最小的一个下标，作为新的文件描述符。**

#include <stdio.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    int main()
    {
        
    int fd = open("myfile", O_RDONLY);
    if(fd < 0){
        
    perror("open");
    return 1;
    }
    printf("fd: %d\n", fd);
    close(fd);
    return 0;
    }

![image-20231027144548745][]

关闭0或者2，在看

#include <stdio.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    int main()
    {
        
    close(0);
    //close(2);
    int fd = open("myfile", O_RDONLY);
    if(fd < 0){
        
    perror("open");
    return 1;
    }
    printf("fd: %d\n", fd);
    close(fd);
    return 0;
    }

发现是结果是： fd: 0 或者 fd 2 可见

#### 4.3理解：Linux 下一切皆文件 ####

我之前一直说Linux下一切皆文件，我们一直不理解为什么，我们在这里来好好理解一下这个话题

![image-20231027143634130][]

深灰色层：对应的设备和对应的读写方法一定是不一样的。

黑色层：看见的都是 struct file 文件（包含文件属性, 文件方法），OS 内的内存文件系统。

红色箭头：再往上就是进程，如果想指向磁盘，通过 找到对应的 struct file，根据对应的 file 结构调用读写方法，就可以对磁盘进行操作了。如果想指向对应的显示器，通过 fd 找到 struct file……最后调用读写，就可以对显示器操作了…… 以此类推。

我们会发现os将这些外设抽象成结构体，因此os在操作的时候就变成了对struct file\_struct的操作了，也就是变成了对文件的操作

我们使用os的本质：

都是通过进程的方式进行os的访问！

操作系统层面，我们必须要访问fd（文件描述符）,我们才能找到文件 ，然后语言层访问外设或者文件必须经历os

FILE是什么呢？谁提供的？和我们刚刚讲的内核的struct file有关系吗？

FILE是结构体，是C语言给你提供的，没有关系，要是硬扯的话就是上下层的关系

### 5.重定向 ###

#### 5.1fflush 函数 ####

fflush 刷新缓冲区

int main(void)
    {
        
        close(1);
        int fd = open("log.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);
        if (fd < 0) {
        
            perror("open");
            return 1;
        }
        printf("fd: %d\n", fd);
        fflush(stdout);
        close(fd);
    }

![image-20231027145718413][]

我们发现它内容不往显示器打印了，而变成在文件当中，这不就是重定向嘛！！！

此时，我们发现，本来应该输出到显示器上的内容，输出到了文件 myfile 当中，其中，fd＝1。这种现象叫做输出重定向。常见的重定向有:>, >>, <

那重定向的本质是什么呢？

![image-20231027150426399][]

#### 5.2dup函数 ####

函数原型如下:

#include <unistd.h>
    int dup2(int oldfd, int newfd);

dup2 可以让 newfd 拷贝 oldfd，如果需要可以将 newfd 先关闭。

newfd 是 oldfd 的一份拷贝，将后者 (newfd) 的内容写入前者 (oldfd)，最后只保留 oldfd。

至于参数的传递，比如我们要输出重定向 (stdout) 到文件中：

我们要重定向时，本质是将里面的内容做改变，所以是要把 fd 的内容拷贝到 1 中的：

`oldfd:fd 《—newfd：1`

当我们最后进行输出重定向的时候，所有的内容都和 fd 的内容是一样的了。

#include <stdio.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h> 
    #include <fcntl.h>
    #include <unistd.h>
     
    int main(void)
    {
        
        int fd = open("log.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);
        if (fd < 0) {
        
            perror("open");
            return 0;
        }
     
        dup2(fd, 1);   //   fd ← 1
        fprintf(stdout, "打开文件成功，fd: %d\n", fd);
        fflush(stdout);
        close(fd);
     
        return 0;
    }

![image-20231027152148619][]

#include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <fcntl.h>
    int main() {
        
    int fd = open("log.txt", O_CREAT | O_RDWR);
    if (fd < 0) {
        
    perror("open");
    return 1;
    }
    close(1);
    dup2(fd, 1);
    for (;;) {
        
    char buf[1024] = {
        0};
    ssize_t read_size = read(0, buf, sizeof(buf) - 1);
    if (read_size < 0) {
        
    perror("read");
    break;
    }
    printf("%s", buf);
    fflush(stdout);
    }
    return 0;
    }

![image-20231027155020158][]

### 6.缓冲区的理解 ###

**①** 什么是缓冲区？缓冲区的本质就是一段内存。

**②**为什么要有缓冲区？为了 解放使用缓冲区的进程时间。

缓冲区的存在可以集中处理数据刷新，减少 IO 的次数，从而达到提高整机的效率的目的。

#### 6.1语言级缓冲区： ####

#include <stdio.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <unistd.h>
     
    int main(void)
    {
        
        // 给它们都带上 \n
        printf("Hello printf\n");    // stdout -> 1
        fprintf(stdout, "Hello fprintf!\n");
        fputs("Hello fputs!\n", stdout);
     
        const char* msg = "Hello write\n";
        write(1, msg, strlen(msg));
     
        sleep(5);
     
        return 0;
    }

![image-20231027161606978][]

现在我们再把 \\0 去掉：

int main(void)
    {
        
        printf("Hello printf");    // stdout -> 1
        fprintf(stdout, "Hello fprintf!");
        fputs("Hello fputs!", stdout);
        const char* msg = "Hello write";
        write(1, msg, strlen(msg));
        sleep(5);
        return 0;
    }

![image-20231027161736172][]

write先打印出来，printf和fprintf fputs是五秒后打印出来的

然而 write 无论带不带 \\n 都会立马刷新，也就是说，只要 printf, fprint, fputs 调了 write 数据就一定显示。

我们继续往下深挖，stdout 的返回值是 FILE，FILE 内部有 struct，封装很多的成员属性，其中就包括 fd，还有该 FILE 对应的语言级缓冲区。

C 库函数 printf, fwrite, fputs… 都会自带缓冲区，但是 write 系统调用没有带缓冲区。

我们现在提及的缓冲区都是用户级别的缓冲区，为提高性能，OS 会提供相关的 内核级缓冲区。

库函数在系统调用的上层，是对系统调用做的封装，但是 write 没有缓冲区，这说明了：

该缓冲区是二次加上的，由 C 语言标准库提供，我们来看下 FILE 结构体：

![image-20231027163007934][]

放到缓冲区，当数据积累到一定程度时再刷。

*  每一个文件都有一个 fd 和属于它自己的语言级别缓冲区。

#### 6.2缓冲区的刷新策略 ####

**常规策略：**

*  无缓冲 (立即刷新)
 *  行缓冲 (逐行刷新)
 *  全缓冲 (缓冲区打满，再刷新)

**特殊情况：**

*  进程退出
 *  用户强制刷新（即调用 fflush）

#include <stdio.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <unistd.h>
     
    int main(void)
    {
        
        const char* str1 = "hello printf\n";
        const char* str2 = "hello fprintf\n";
        const char* str3 = "hello fputs\n";
        const char* str4 = "hello write\n";
     
        // C 库函数
        printf(str1);
        fprintf(stdout, str2);
        fputs(str3, stdout);
     
        // 系统接口
        write(1, str4, strlen(str4));
     
        // 调用完了上面的代码，才执行的 fork
        fork();
     
        return 0;
    }

![image-20231027163855013][]

到此为止都很正常

但如果我们此时重定向，比如输入 ./a.out > log.txt，怪事就发生了！log.txt 中居然有 7 条消息：

![image-20231027164334085][]

当我们重定向后，本来要显示到显示器的内容经过重定向显示到了文件里，

> 如果对应的是显示器文件，刷新策略就是 **行刷新**
> 
> 如果是磁盘文件，那就是 **全刷新**，即写满才刷新

*  一般C库函数写入文件时是全缓冲的，而写入显示器是行缓冲。
 *  printf fwrite 库函数会自带缓冲区（进度条例子就可以说明），当发生重定向到普通文件时，数据的缓冲方式由行缓冲变成了全缓冲。
 *  而我们放在缓冲区中的数据，就不会被立即刷新，甚至fork之后
 *  但是进程退出之后，会统一刷新，写入文件当中。
 *  但是fork的时候，父子数据会发生写时拷贝，所以当你父进程准备刷新的时候，子进程也就有了同样的一份数据，随即产生两份数据。
 *  write 没有变化，说明没有所谓的缓冲。

综上： printf fwrite 库函数会自带缓冲区，而 write 系统调用没有带缓冲区。另外，我们这里所说的缓冲区，都是用户级缓冲区。其实为了提升整机性能，OS也会提供相关内核级缓冲区，不过不再我们讨论范围之内。那这个缓冲区谁提供呢？ printf fwrite 是库函数， write 是系统调用，库函数在系统调用的“上层”， 是对系统调用的“封装”，但是 write 没有缓冲区，而 printf fwrite 有，足以说明，该缓冲区是二次加上的，又因为是C，所以由C标准库提供。

如果有兴趣，可以看看FILE结构体:  
typedef struct \_IO\_FILE FILE; 在/usr/include/stdio.

在/usr/include/libio.h
    struct _IO_FILE {
        
    int _flags; /* High-order word is _IO_MAGIC; rest is flags. */
    #define _IO_file_flags _flags
    //缓冲区相关
    /* The following pointers correspond to the C++ streambuf protocol. */
    /* Note: Tk uses the _IO_read_ptr and _IO_read_end fields directly. */
    char* _IO_read_ptr; /* Current read pointer */
    char* _IO_read_end; /* End of get area. */
    char* _IO_read_base; /* Start of putback+get area. */
    char* _IO_write_base; /* Start of put area. */
    在/usr/include/libio.h
    struct _IO_FILE {
        
    int _flags; /* High-order word is _IO_MAGIC; rest is flags. */
    #define _IO_file_flags _flags
    //缓冲区相关
    /* The following pointers correspond to the C++ streambuf protocol. */
    /* Note: Tk uses the _IO_read_ptr and _IO_read_end fields directly. */
    char* _IO_read_ptr; /* Current read pointer */
    char* _IO_read_end; /* End of get area. */
    char* _IO_read_base; /* Start of putback+get area. */
    char* _IO_write_base; /* Start of put area. */
    
    
    nters correspond to the C++ streambuf protocol. */
    /* Note: Tk uses the _IO_read_ptr and _IO_read_end fields directly. */
    char* _IO_read_ptr; /* Current read pointer */
    char* _IO_read_end; /* End of get area. */
    char* _IO_read_base; /* Start of putback+get area. */
    char* _IO_write_base; /* Start of put area. */
    在/usr/include/libio.h
    struct _IO_FILE {
        
    int _flags; /* High-order word is _IO_MAGIC; rest is flags. */
    #define _IO_file_flags _flags
    //缓冲区相关
    /* The following pointers correspond to the C++ streambuf protocol. */
    /* Note: Tk uses the _IO_read_ptr and _IO_read_end fields directly. */
    char* _IO_read_ptr; /* Current read pointer */
    char* _IO_read_end; /* End of get area. */
    char* _IO_read_base; /* Start of putback+get area. */
    char* _IO_write_base; /* Start of put area. */

[img]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/56248631b2ae40aca52eb8cf1d203160.png
[image-20231026071211558]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/de9d2be1c729429e817fa8e19a9fe55d.png
[image-20231026074705804]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/7e990f5b72244583b0a638fa6021ea47.png
[image-20231026075248012]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/986d38ca7fc14756b5d1ac2efa9c10b9.png
[Link 1]: https://so.csdn.net/so/search?q=%E6%A0%87%E5%BF%97%E4%BD%8D&spm=1001.2101.3001.7020
[image-20231026080212075]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/aa4b63885a6d477b92a5ea3952c647b8.png
[image-20231026073631380]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/d3689306531049f6ad4b49fbc782cba7.png
[image-20231007201828318]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/1ad48d0a9ce945b8b419113a57939123.png
[image-20231007201853953]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/2912bb2d573841deb1b5c33b6031625e.png
[image-20231026073213043]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/27f6ddcdec594ec68bdd810378bdeb4b.png
[image-20231026081908297]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/aaaf3b64b506455499a1a450491db0ba.png
[image-20231026095149261]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/eb8b0e4c8d0548ae97938298de435595.png
[image-20231026095958491]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/179eb75bb45d4261a2a47b6a78762dab.png
[image-20231027144548745]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/1b9f7ec041dd4bba9082a62a37bb32e0.png
[image-20231027143634130]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/69a21ec8872a4b818aa6a36a1ea9fd62.png
[image-20231027145718413]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/c2ed65382689449e88a2e36dd08087e7.png
[image-20231027150426399]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/d39421afefe643c6a6d0c807e795fecb.png
[image-20231027152148619]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/1f92ab3206ce461383fad0c03792f57d.png
[image-20231027155020158]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/75600184297340d7b08bfc3c5b8c6d8f.png
[image-20231027161606978]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/bcc1211ff2bd4e58b48c598237e2fdd2.png
[image-20231027161736172]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/99c8938886774a689556faff1e5386fb.png
[image-20231027163007934]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/ab72d773445f4b7ea4b30c5731802caa.png
[image-20231027163855013]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/b49e6972f54248bdb2f70c47a4ead169.png
[image-20231027164334085]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/25/f6490421e3904c4792009573115221c1.png