Unix系统编程文件I/O基础知识

文件描述符

对于内核而言，所有打开的文件都通过文件描述符引用，文件描述符是一个非负整数，当打开一个现有文件或者创建一个新文件时，内核向进程返回一个文件描述符，当读、写一个文件时，使用open或create返回的文件描述符标识该文件，将其传递给read或write。

按照惯例，UNIX系统shell把文件描述符0与进程的标准输入关联，文件描述符1与标准输出关联，文件描述符2与标准错误关联。在符合POSIX.1的应用程序中，幻数0、 1 、2已被标准化，通常把他们替换成符号常量：STDIN_FILENO、STDOUT_FILENO、STDERR_FILENO，这样可以提高可读性，常定义在<unistd.h>中。

#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*/);

两个函数的返回值：若成功返回文件描述符，若出错，返回-1

path参数是要打开或创建的文件名字，oflag参数可用来说明此函数的多个选项，用下列一个或多个常量进行“或”运算构成oflag参数（这些常量在头文件<fcnttl.h>）中定义：

函数lseek

每个打开的文件都有一个与其相关联的“当前文件偏移量（current file offset）”,它通常是一个非负整数，用以度量从文件开始处计算的字节数，通常读、写操作都从当前偏移量处开始，并使偏移量增加所读写的字节数，按照系统默认设定，当打开一个文件时，除非指定O_APPEND选项，否则该偏移量被设置为0，可以调用lseek显示地为一个打开文件设置偏移量

#include <unistd.h>
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

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whence相关。

1、若whence是SEEK_SET（0），则将该文件的偏移量设置为距文件开始处offset个字节。

2、若whence是SEEK_CUR（1）,则将该文件的偏移量设置为其当前值加offset，offset可正可负。

3、若whence是SEEK_END（2）,则将该文件的偏移量设置为文件长度加offset，offset可正可负。

若lseek执行成功，则返回新的文件偏移量，为此可以使用下列方式确定打开文件的当前偏移量：

off_t currpos;

currpos = lseek(fd, 0, SEEK_CUR);

这种方式也可以用来确定所涉及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。

关于文件偏移量大于文件长度的说明：如果文件偏移量大于文件的长度，对该文件的下一次写，将加长该文件，并在文件中构成一个空洞，这一点是允许的，位于文件中但没有写过的字节都被读为0。

文件中的空洞并不要求在磁盘上占用存储区。具体处理方式与文件系统的实现有关，当定位到超出文件尾端之后写时，对于新写的数据需要分配磁盘块，但是对于源文件尾端和新开始写位置之间的部分（空洞部分）则不需要分配磁盘块。