??本次實驗課的內容涉及到以下幾個方面：
????1.文件的內核實現
????2.標準的輸入輸出
????3.系統調用dup和pipe

??文件最基本的系統調用是open和close，open一個文件后會返回一個fd，作為這個文件的標識，后續有關于這個文件的操作都使用fd去完成。

1.文件的內核實現

??文件的內核實現中圍繞著四個結構體：索引節點、file結構體、文件描述符表、進程控制塊。下面介紹下它們各自存儲的內容：
??索引節點中保存了文件的大小、文件存放在磁盤的位置、文件的創建時間、修改時間、文件的所有者、文件的訪問權限
??file結構體file結構體存了被打開文件的信息、文件對應的索引節點(inode)、文件的當前訪問位置、文件的打開模式（只讀、只寫、可讀可寫）
??文件描述符表是一個數組，數組的元素類型是指針，指針指向一個file結構體，用于保存被打開的文件。當內核打開文件時，分配一個file結構體表示被打開的文件，將該file結構體指針保存在文件描述符表中
??進程控制塊是操作系統表示進程狀態的數據結構，存放用于描述進程情況及控制進程運行所需的全部信息（進程標識信息、處理機狀態、進程調度信息、打開文件列表，即文件描述符表，記錄了該進程打開的文件）

2.標準的輸入輸出

??標準的輸入輸出就是指write和read

write(1, buf, sizeof(buf)); // 標準輸入，就是鍵盤輸入 read(0, buf, sizeof(buf)); //標準輸出，就是終端輸出

3.系統調用dup和pipe

?? dup（重定向）
??dup就是讓一個新的fd去指向一個文件，這樣文件就有了兩個指向?？梢园牙蟜d解放出來，去完成其他操作。
還有一個變形的dup2，完成一樣的功能。調用方式不同

??pipe(管道)
??pipe的實現是基于隊列，一端作為輸入端，一端作為輸出端。整體結構如下：

??以上就是這次實驗課的全部理論學習啦，下面看看作業吧！這次的作業沒有關于dup和pipe的內容，是上節課mysys實現的變形。
??源代碼如下：

#include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<stdlib.h> #include<sys/types.h> #include<sys/wait.h> #include<string.h>void mysys(char *command) {char *argv[512]; // 這里必須要用動態指針數組，因為execvp最后有一個NULL作為結束標志，靜態的二維數組是無法實現的。int num = 0;char temp[512];for (int i=0; command[i]!='\0'; i++) {int index = 0;while (command[i]!='\0' && command[i] != ' ') {temp[index++] = command[i++];}temp[index] = '\0';if (command[i] == '\0')break;argv[num] = (char *)malloc(strlen(temp));strcpy(argv[num], temp);num++;}argv[num] = (char *)malloc(strlen(temp));strcpy(argv[num], temp);num++;argv[num] = NULL;pid_t pid;if (command == NULL)return ;if ((pid = fork()) < 0) {}else if (pid == 0) {execvp(argv[0], argv);exit(127);}else {sleep(1);}return ; }int main() {while (1) {write(1, "> ", 3); // 此處可以使用write/* printf("> "); 如果這樣使用printf是不可以的，printf有輸出緩沖區，遇到\n才會統一調用一次write。實現的方式有兩種：1.printf("\n")2.fflush(stdout);*/// 在底層編程時，使用printf就可以，更方便char buf[80];int count;count = read(0, buf, sizeof(buf));// buf[count] = 0; //這個是錯的，輸入回車后，末尾還會讀入一個\nbuf[count-1] = 0;if (strcmp(buf, "exit") == 0)//exit(127)也可以;break;mysys(buf);}return 0; }

??第四次，打板兒！

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??第五次的內容和上次一樣的，區別的是作業，就寫在一篇里了。
??源代碼如下：

#include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<stdlib.h> #include<sys/types.h> #include<sys/wait.h> #include<string.h> #include<sys/stat.h> #include<fcntl.h>void mysys(char *command) {char *argv[512]; // 這里必須要用動態指針數組，因為execvp最后有一個NULL作為結束標志，靜態的二維數組是無法實現的。int num = 0;char temp[512];for (int i=0; command[i]!='\0'; i++) {int index = 0;while (command[i]!='\0' && command[i] != ' ') {temp[index++] = command[i++];}temp[index] = '\0';if (command[i] == '\0')break;argv[num] = (char *)malloc(strlen(temp));strcpy(argv[num], temp);num++;}argv[num] = (char *)malloc(strlen(temp));strcpy(argv[num], temp);num++;argv[num] = NULL;pid_t pid;if (command == NULL)return ;if ((pid = fork()) < 0) {}else if (pid == 0) {/*思路：對輸入命令進行判斷，如果是echo再進一步判斷有沒有重定向標志: >目標文件,如果有按重定向方法寫入指定文件，否則按正常echo輸出`*/if (strcmp(argv[0], "echo") == 0) {int i, j;int tag = 0;for (i=0; i<num; i++) {for (j=0; argv[i][j] != '\0'; j++) {if (argv[i][j] = '>' && argv[i][j+1] != '\0' && i == num-1) {tag = 1;break;}}if (tag == 1)break;}if (tag == 1) { // tag為1說明存在重定向，下面截取目標文件名及寫入內容// 截取文件名char filename[10];int filename_index = 0;for (int j=1; argv[i][j]!='\0'; j++) {filename[filename_index++] = argv[i][j];}filename[filename_index] = '\0';char content[20];int content_index = 0;// 截取內容，已知為echo命令，從5號以后為內容for (int k=5; command[k]!='\0'; k++) {if (command[k] == '>') {content[content_index] = '\0';break;}else content[content_index++] = command[k];}// 使用重定向方式，將fd改為1int fd;fd = open(filename, O_CREAT|O_RDWR, 0777);dup2(fd, 1); // 函數格式(源，目標)write(1, content, sizeof(content));}else {execvp(argv[0], argv);}}elseexecvp(argv[0], argv); exit(127);}else {sleep(1);}return ; }int main() {while (1) {write(1, "> ", 3); // 此處需要使用write，用printf的話會不輸出char buf[80];int count;count = read(0, buf, sizeof(buf));// buf[count] = 0; //這個是錯的，輸入回車后，末尾還會讀入一個\nbuf[count-1] = 0;if (strcmp(buf, "exit") == 0)break;mysys(buf);}return 0; }

??這次的作業主要是增加一個要求：echo另外一個內容寫入指定文件（之前的echo是輸出到屏幕，重定向后將1號指向文件，就不會在上輸出了）。但悲催的是：我這份代碼能夠完成新功能，對于普通功能的echo沒用了(嗚嗚嗚)，也就是echo a b c沒了反應，到現在也沒找到問題。如果有人看出來，請在下方評論區留言，感謝！

??上節課老師還讓實現pwd,cd,使用execvp無法完成，想了好久都沒有結果，但其實是有系統調用的：

char *cwd = getcwd(buff,sizeof(buff)); // pwd，返回值cwd即為結果 chdir(comnd[1]); // cd,comnd為路徑

因作者水平有限，如有錯誤之處，請在下方評論區指正，謝謝！

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的操作系统实践（四/五）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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