1.文件I/O

1 文件I/O

1.1 函数open和openat

#include <fcntl.h>
int open(const char *path, int oflag,.../* mode_t mode */);
int openat(int fd,const char *path, int oflag,.../* mode_t mode*/);
                                        //成功返回文件描述符，出错返回-1

• fd参数把open和openat区分开

• • 1 path参数指定的是绝对路径名，fd参数被忽略，两函数没有区别
  • 2 path参数指定的是相对路径名，fd参数指出了相对路径名在文件系统中的开始地址。fd是通过打开相对路径名所在的目录来获取的
  • 2 path参数指定的是相对路径名，fd参数具有特殊值AT_FDCWD，在这种情况下路径名在当前工作目录中获取

• oflag选项可用选项

宏	作用	备注
O_RDONLY	只读打开
O_WRONLY	只写打开
O_RDWR	读写打开	大多数实现将前三种定义成0，1，2
O_EXEC	只执行打开
O_APPEND	追加模式	在每次写入操作执行之前，自动将文件指针定位到文件末尾
O_CLOEXEC	把FD_CLOEXEC常量设置为文件描述符标志
O_CREAT	若文件不存在则创建	需要给定第三个参数，设置文件权限，最终权限受umask影响
O_DIRECTORY	如果path不是目录则出错
O_EXCL	如果同时指定了O_CREAT，而文件已存在，则出错
O_NOCTTY	如果path引用的是终端设备，则不将该终端分配作为此进程的控制终端
O_NOFOLLOW	如果path是一个符号链接，则出错
O_NONBLOCK	如果path引用的是个FIFO，一个块或字符文件特殊文件，设置I/O操作为非阻塞
O_SYNC	使每次write等待物理I/O操作完成，包括write操作引起的文件属性更新所需的I/O
O_TRUNC	如果此文件存在，且以写属性打开，将其长度截断为0	对FIFO和终端文件不管用
O_TTY_INIT	d打开一个未打开的终端设备，设置非标准termios参数，使其符合singel unix specification

1.2 函数creat

#include <fcntl.h>
int creat(const char *path, mode_t mode);
                                    //成功返回只写打开的文件描述符，出错返回-1
//等效于open(path, O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, mode);
//不怎么用了，用open都可以实现，且更灵活

1.3 函数lseek

• 每打开一个文件都有一个与其关联的“当前文件偏移量”（current file offset）

#include <unistd.h>
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
                                    //成功返回新的文件偏移量，出错返回-1

• 对管道，FIFO或网络套接字使用，返回-1，设置errno为ESPIPE
• whence 参数取值 /wens/ 根源
• • SEEK_SET ，将该文件偏移量设置为距文件开始处offset个字节
  • SEEK_CUR ，将该文件偏移量设置为当前值+offset，offset可正可负
  • SEEK_END ，将该文件偏移量设置为文件长度+offset，offset可正可负

1.4 函数read

#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t nbytes);
                                        //返回实际读到的字节数，出错返回-1

• 当文件指针已位于文件结尾，返回0

• 返回-1时会设置errno

错误值	含义
EAGAIN	使用O_NONBLOCK标志 指定了非阻塞输入输出，但当前没有数据可读。
EBADF	fd不是一个合法的文件描述符，或者不是为了读操作而打开。
EINTR	在读取到数据以前调用被信号中断。
EINVAL	fd所指向的对象不合适读，或者是文件打开时指定了O_DIRECT标志。
EISDIR	fd指向一个目录。

1.5 函数write

#include <unistd.h>
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t nbytes);
                                            //返回写入字节数，出错返回-1

• 错误值

错误值	含义
EBADF	fd不是一个合法的文件描述符，或者不是为写 操作而打开。
EINTR	系统调用在写入任何数据之前调用被信号所中断。
EINVAL	fd所有指向的对象不合适写，或者是文件打开时指定了O_DIRECT标志。
ENOSPC	fd指向的文件所在的设备无可用空间。
EPIPE	fd连接到一个管道，或者套接字的读方向一端已经关闭。

1.6 函数dup和dup2

• 两函数都复制一个现有的文件描述符

#include <unistd.h>
int dup(int fd);
int dup2(int fd, ing fd2);
                            //成功返回新的文件描述符，出错返回-1

• dup返回到新描述符一定是当前可用的描述符中最小值
• dup2可以用fd2指定新描述符的值，如果fd2已打开，则先将其关闭。
• 若fd=fd2,返回fd2但不执行关闭动作。否则fd2的FD_CLOEXEC标志就被清除，这样fd2在进程调用exec时是打开状态

1.7 函数close

• 可调用close函数关闭一个打开文件

#include <unistd.h>
int close(int fd);      //成功返回0，否则返回-1

• 当关闭一个文件还会释放该进程加在该文件上的所有记录锁。

• 当进程终止时，内核自动关闭它打开的所有文件，很多程序利用这一点不显式调用。

1.8 函数 sync fsync fdatasync

• 将缓冲区内容同步到磁盘

#include <unistd.h>
int fsync(int fd);
int fdatasync(int fd);
                        //成功返回0，否则返回-1
void sync(void);

• sync 只是将所有修改过的块缓冲区写入队列，就返回，不等待实际磁盘操作

• fsync只对文件描述符指定的一个文件起作用，并等待磁盘操作结束才返回

• fdatasync类似发fsync，但它只影响文件的数据部分，fsync同时更新属性部分

1.9 函数 fcntl

• fcntl 函数可以改变已经打开文件的属性

#include <fcntl.h>
int fcntl(int fd, int cmd, .../*int arg*/);
                                //返回值：成功则依赖于cmd，出错返回-1

• cmd

参数	功能
F_DUPFD	复制文件描述符fd，新文件描述符作为返回值，它是尚未打开的各描述符中大于等于第三个参数值中最小的值。新描述符有他自己的一套标志，其中FD_CLOEXEC被清除，
F_DUPFD_CLOEXEC	同上，但D_CLOEXEC被设置
F_GETFD	对应于fd的文件描述符标志作为函数返回值。
F_SETFD	对于fd设置文件描述符标志，新标志按第三个参数传递(如FD_CLOSEXEC)
F_GETFL	对应于fd的文件状态标志作为函数返回值，open函数下面有列出
F_SETFL	设置状态标志，可更改的有：O_APPEND,O_NONBLOCK,O_SYNC等
F_GETOWN	获取当前SIGIO和SIGURG信号（两种异步io信号）的进程id或进程组id
F_SETOWN	s设置接收当前SIGIO和SIGURG信号的进程id或组id，正的arg指定进程id，负的arg指定组id

1.10 函数 ioctl

• 不能用其他函数表示的i/o操作通常都可以用这个
• 每个设备驱动文件可以定义他自己专用的一组ioctl命令，系统则为不同驱动提供通用ioctl命令

#include <sys/ioctl.h>
int ioctl(int fd, int request, ...); //出错返回-1，成功返回其他值

1.11 /dev/fd

• 较新的系统都有名为/dev/fd的目录，目录下是名为0，1，2的文件
• 打开/dev/fd/n等效于复制描述符n，如fd = open("/dev/fd/0",mode)等效fd = dup(0)