【APUE学习笔记】第三章文件I/O

2024-03-15 13:38:53

大多数UNIX文件I/O只需用到5个函数:open()、read()、write()、lseek()以及close()。

1.原子操作

现代操作系统中，一般都提供了原子操作来实现一些同步操作，所谓原子操作，也就是一个独立而不可分割的操作。在单核环境中，一般的意义下原子操作中线程不会被切换，线程切换要么在原子操作之前，要么在原子操作完成之后。更广泛的意义下原子操作是指一系列必须整体完成的操作步骤，如果任何一步操作没有完成，那么所有完成的步骤都必须回滚，这样就可以保证要么所有操作步骤都未完成，要么所有操作步骤都被完成。

2.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open()或creat()返回的文件描述符标识该文件，将其作为参数传送给read()或write()。
标准输入、标准输出和标准出错：STDIN_FILENO、STDOUT_FILENO和STDERR_FILENO

3.文件I/O函数

3.1.open()

功能：打开或创建一个文件

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int open(const char *pathname, int oflag,.../*, mode_t mode*/) ;
返回：若成功为文件描述符，若出错为-1

注：仅当创建新文件时才使用第三个参数

参数：pathname
要打开或创建的文件名，注意文件名长度有限制。
参数：oflag
O_RDONLY 只读打开
O_WRONLY 只写打开
O_RDWR 读、写打开
注：以上三个参数只指定一个,以下为其他可选项：
O_APPEND 每次写时都加到文件的尾端。
O_CREAT 若此文件不存在则创建它。使用此选择项时，需同时说明第三个参数mode，用其说明该新文件的存取许可权位。
O_EXCL 如果同时指定了O_CREAT，而文件已经存在，则出错。这可测试一个文件是否存在，如果不存在则创建此文件成为一个原子操作。
O_TRUNC 如果此文件存在，而且为只读或只写成功打开，则将其长度截短为0。
O_NOCTTY 如果pathname指的是终端设备，则不将此设备分配作为此进程的控制终端。
O_NONBLOCK 如果pathname指的是一个FIFO、一个块特殊文件或一个字符特殊文件，则此选择项为此文件的本次打开操作和后续的I/O操作设置非阻塞方式。
O_SYNC 使每次write都等到物理I/O操作完成。
参数：mode
常用0666(读4+写2=6)，0表示为十进制数，第一个6=user，第二个6=group，第三个6=others
常用配置：

open(pathname, O_RDWR｜O_CREAT｜O_TRUNC, 0666) ;

3.2.creat()

功能：创建一个文件

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int creat(const char *pathname, mode_t mode) ;
返回：若成功为只写打开的文件描述符，若出错为-1

参数如open()

3.3.close()

功能：关闭一个打开的文件

#include <unistd.h>
int close (int filedes)；
返回：若成功为0，若出错为-1

注：当一个进程终止时，它所有的打开文件都由内核自动关闭。很多程序都使用这一功能而不显式地用close()关闭打开的文件。
参数：filedes
文件描述符

3.4.lseek()

功能：设置文件偏移量(类似文本输入的提示输入符)，按系统默认，当打开一个文件时，除非指定O_APPEND选择项，否则该位移量被设置为0。

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
off_t lseek(int filedes, off_t offset, int whence);
返回：若成功为新的文件位移，若出错为-1

参数：filedes
文件描述符
参数：offset
偏移量
参数：whence
SEEK_SET 距文件首设置偏移量
SEEK_CUR 距当前偏移量设置偏移量
SEEK_END 距文件尾设置偏移量

3.5.read()

功能：从打开的文件读数据。

#include <unistd.h>
ssize_t read(int filedes, void *buff, size_t nbytes) ;
返回：读到的字节数，若已到文件尾为0，若出错为-1

参数：buff
读到的缓存区

3.6.write()

功能：从打开的文件写数据。

#include <unistd.h>
ssize_t write(int filedes, const void * buff, size_t nbytes);
返回：若成功为已写的字节数，若出错为-1

3.7.dup()和dup2()

功能：复制现存的文件描述符。

#include <unistd.h>
int dup(int filedes);
int dup2(int filedes, int filedes2) ;
两函数的返回：若成功为新的文件描述符，若出错为-1

注：由dup返回的新文件描述符一定是当前可用文件描述符中的最小数值。用dup2则可以用filedes2参数指定新描述符的数值。如果filedes2已经打开，则先将其关闭。如若filedes等于filedes2，则dup2返回filedes2，而不关闭它。

3.8.fcntl()

功能：改变已经打开文件的性质。

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int fcntl(int filedes, int cmd,.../* int arg * / ) ;
返回：若成功则依赖于cmd，若出错为-1

参数：cmd
复制一个现存的描述符（cmd=F_DUPFD)。
获得/设置文件描述符标记（cmd=F_GETFD或F_SETFD）。
获得/设置文件状态标志（cmd=F_GETFL或F_SETFL）。
获得/设置异步I/O有权（cmd=F_GETOWN或F_SETOWN）。·获得/设置记录锁(cmd=F_GETLK，F _SETLK或F_SETLKW)。

3.9.ioctl()

功能：ioctl 函数是I/O操作的杂物箱。不能用本章中其他函数表示的I/O操作通常都能用ioctl表示。

#include <unistd.h> /* SVR4 */
#include <sys/ioctl.h> /* 4.3+*B /SD
int ioctl(int filedes, int request, . . . ) ;
返回：若出错则为-1，若成功则为其他值

详细见：https://blog.csdn.net/coolwriter/article/details/78242256

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