unix环境高级编程

  1. unix环境高级编程
    1. 第三章 文 件 I / O
      1. 引言
      2. 文件描述符
      3. open函数
      4. close函数
      5. lseek函数
      6. read
      7. write
      8. dup\dup2函数
      9. fcntl
      10. perror

unix环境高级编程

第三章 文 件 I / O

引言

本章所说明的函数经常被称之为不带缓存的I / O

不带缓存指的是每个 r e a d和w r i t e都调用内核中的一个系统调用

文件描述符

对于内核而言,所有打开文件都由文件描述符引用。文件描述符是一个非负整数。当打开一个现存文件或创建一个新文件时,内核向进程返回一个文件描述符。当读、写一个文件时,
用o p e n或c r e a t返回的文件描述符标识该文件,将其作为参数传送给r e a d或w r i t e。

open函数

调用o p e n函数可以打开或创建一个文件

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#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int open(const char *path, int flags, [mode_t mode]);
//如果操作成功则返回一个文件描述符,否则返回-1;

返回:若成功为文件描述符,若出错为- 1

p a t h n a m e是要打开或创建的文件的名字

o f l a g参数可用来说明此函数的多个选择项

用下列一个或多个常数进行或运算构成o f l a g参数(这些常数定义在< f c n t l . h >头文件中):

O_RDONLY 只读打开。
• O_WRONLY 只写打开。
• O_RDWR 读、写打开。

以下的常量是选用的,这些选项是用来和上面的必选项进行按位或起来作为flags参数。

  • O_APPEND:表示追加,如果原来文件里面有内容,则这次写入会写在文件的最末尾。
  • O_CREAT:表示如果指定文件不存在,则创建这个文件
  • O_EXCL :表示如果要创建的文件已存在,则出错,同时返回 -1,并且修改 errno 的值。
  • O_TRUNC:表示截断,如果文件存在,并且以只写、读写方式打开,则将其长度截断为0。
  • O_NOCTTY:如果路径名指向终端设备,不要把这个设备用作控制终端。
  • O_NONBLOCK:如果路径名指向 FIFO/块文件/字符文件,则把文件的打开和后继 I/O设置为非阻塞模式(nonblocking mode)

以下三个常量同样是选用的,它们用于同步输入输出

  • O_DSYNC:等待物理 I/O 结束后再 write。在不影响读取新写入的数据的前提下,不等待文件属性更新。
  • O_RSYNC:read 等待所有写入同一区域的写操作完成后再进行
  • O_SYNC:等待物理 I/O 结束后再 write,包括更新文件属性的 I/O

close函数

可用c l o s e函数关闭一个打开文件:

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#include <unistd.h>
int close(int fd);
//返回值:若成功,返回0;若出错,返回-1;

lseek函数

每个打开文件都有一个与其相关联的“当前文件位移量”。它是一个非负整数,用以度量
从文件开始处计算的字节数。(本节稍后将对“非负”这一修饰词的某些例外进行说明。)通常,
读、写操作都从当前文件位移量处开始,并使位移量增加所读或写的字节数。按系统默认,当
打开一个文件时,除非指定O _ A P P E N D选择项,否则该位移量被设置为0

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#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
//返回值:若成功,返回新的文件偏移量;若出错,返回-1;

对参数offset 的解释与参数w h e n c e的值有关。
• 若w h e n c e是S E E K _ S E T,则将该文件的位移量设置为距文件开始处offset 个字节。
• 若w h e n c e是S E E K _ C U R,则将该文件的位移量设置为其当前值加offset, offset可为正或负。
• 若w h e n c e是S E E K _ E N D,则将该文件的位移量设置为文件长度加offset, offset可为正或负。

我们可以通过以下方式确定打开文件的偏移量:

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off_t currpos;
currpos = lseek(fd, 0, SEEL_CUR);

这种方法也可以用来确定设计的文件是否可以设置偏移量,如果文件描述符指向的是一个管道、FIFO或网络套接字,则lseek返回-1,并将errno设置为ESPIPE

read

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ssize_t read(int fd, void *buf, size_t nbytes);
//返回值:读到的字节数,若已到文件尾,返回0;若出错,返回-1;

有多种情况可使实际读到的字节数少于要求的字节数:

  • 读普通文件时,在读到要求字节数之前已到达了文件末尾。
  • 当从终端设备读时,通常一次最多读一行。
  • 当从网络读时,网络中的缓冲机制可能造成返回值小于所要求的字节数。
  • 当从管道或FIFO读时,如若管道包含的字节少于所需的数量,则只返回实际读到的字节数。
  • 当从某些面向记录的设备读时,一次最多返回一个记录。
  • 当一信号造成中断,而已经读了部分数据量时。

write

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ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t nbytes);
//返回值:若成功,返回已写字节数;若出错,返回-1;

在一次写成功后,文件偏移数量增加实际写的字节数。

dup\dup2函数

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int dup(int fd);
int dup2(int fd, int fd2);
//两函数的返回值:若成功,返回新的文件描述符;若出错,返回-1;

dup返回的新文件描述符一定数当前可用文件描述符中的最小值。对于dup2,可以用fd2参数指定新描述符的值。如果fd2已经打开,则先将其关闭。若fd等于fd2,则dup2返回fd2,而不关闭它。

这些函数返回的新文件描述符与参数fd共享同一个文件表项。且两个函数都为原子操作。

fcntl

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int fcntl(int fd, int cmd, [int arg]);
//返回值:若成功,则依赖于cmd;若出错,返回-1;

fcntl有以下5种功能:

  • 复制一个已有的描述符(cmd=F_DUPFDcmd=F_DUPFD_CLOEXEC)。

    不同点是,F_DUPFD_CLOEXEC会设置CLOSE_ON_EXEC,即当执行execve的时候,文件描述符将被关闭。

  • 获取/设置文件描述符标志(cmd=F_GETFDcmd=F_SETFD)。

  • 获取/设置文件状态标志(cmd=F_GETFLcmd=F_SETFL)。

  • 获取/设置异步I/O所有权(cmd=F_GETOWNcmd=F_SETOWN)。

  • 获取/设置记录锁(cmd=F_GETLKF_SETLKcmd=F_SETLKW)。

perror

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void perror(const char *msg);

perror基于errno的当前值,在标准错误上产生一条出错消息,然后返回。它首先输出由msg指向的字符串,然后是一个冒号,一个空格,接着是对应于errno值得出错消息,最后是一个换行符


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