APUE学习笔记 第三章 文件I/O

APUE学习笔记 第三章 文件I/O

1、函数open和openat

       调用open或openat函数可以打开或创建一个文件

#include<fcntl.h>
Int open(const char *path,into flag,…/*mode_t made*/);
Int openat(int fd,const char* path,into flag,…/*mode_t mode*/);
两个函数返回值：若成功，返回文件描述符（一定是最小的未用描述符数值）；若出错，返回-1；

       path参数是要打开或创建文件的名字；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

O_RDONLY 以只读方式打开文件
O_WRONLY 以只写方式打开文件
O_RDWR 以可读写方式打开文件. 

上述三种旗标是互斥的, 也就是不可同时使用, 但可与下列的旗标利用OR(|)运算符组合.大多数实现将O_RDONLY定义为0，O_WRONLY定义为1，O_RDWR定义为2；

O_EXEC 只执行打开
O_SEARCH 只搜索打开
O_APPEND 当读写文件时会从文件尾开始移动, 也就是所写入的数据会以附加的方式加入到文件后面.
O_CREAT 若欲打开的文件不存在则自动建立该文件.
O_EXCL 如果O_CREAT 也被设置, 此指令会去检查文件是否存在. 文件若不存在则建立该文件, 否则将导致打开文件错误.
       此外, 若O_CREAT 与O_EXCL 同时设置, 并且欲打开的文件为符号连接, 则会打开文件失败.
O_NOCTTY 如果欲打开的文件为终端机设备时, 则不会将该终端机当成进程控制终端机.
O_TRUNC 若文件存在并且以可写的方式打开时, 此旗标会令文件长度清为0, 而原来存于该文件的资料也会消失.
O_NONBLOCK 以不可阻断的方式打开文件, 也就是无论有无数据读取或等待, 都会立即返回进程之中.
O_NDELAY 同O_NONBLOCK.
O_SYNC 以同步的方式打开文件.
O_NOFOLLOW 如果参数pathname 所指的文件为一符号连接, 则会令打开文件失败.
O_DIRECTORY 如果参数pathname 所指的文件并非为一目录, 则会令打开文件失败。

       fd参数把open和openat函数区分开来，共有三种可能性：

a、path参数指定的是绝对路径名，此情况下，fd参数被忽略，openat函数就相当于open函数；

b、path参数指定的是相对路径名，fd参数指定了相对路径名在文件系统中的开始地址；

c、 path参数指定了相对路径名，fd参数具有特殊值AT_FDCWD。在此情况下，路径名在当前工作目录中获取，openat函数在操作上与open函数类似。

示例：

open('test', O_RDONLY);                     // 只读方式打开
open('test', O_WRONLY | O_APPEND);          // 追加的方式打开
open('test', O_RDWR);                       // 读写的方式打开
open('test', O_WRONLY | O_CREAT, 0666);     // 创建文件，只写，权限是 0666
open('test', O_WRONLY | O_TRUNC);      // 只写打开，同时把文件长度截断成 0.

 

2、函数creat

       调用creat函数创建一个新文件

#include<fcntl.h>
Int creat(const char* path,mode_t mode);
返回值：若成功，返回为只写打开的文件描述符；若出错，返回-1.

       此函数等效于open(path,O_WRONLY | O_CREAT |O_TRUNC,mode);

creat函数的不足之处是它以只写方式打开所创建的文件。

示例：

creat("foo",0666);

 

3、函数close

       可调用close函数关闭一个打开的文件

#include<unistd.h>
Int close(int fd);
返回值：若成功，返回0；若失败，返回-1；

       关闭一个文件时还会释放该进程加在该文件上的所有记录锁。

 

4、函数lseek

可调用lseek显式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);
//返回值：若成功，返回新的文件偏移量；若出错，返回为-1；

       对参数offest的解释与参数whence的指有关

a、若whence是SEEK_SET，则将该文件的偏移量设置为距文件开始处offset个字节；

b、若whence是SEEK_CUR，则将该文件的偏移量设置为当前值加offset，offset可正可负；

c、 若whence是SEEK_END，则将该文件的偏移量设置为文件长度加offset，offset可正可负。（可能产生空洞）

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-，并将errno设置为ESPIPE。

示例：

lseek(fd, 6, SEEK_SET);

lseek(fd,0,SEEK_END);

5、函数read

       调用read函数从打开的文件中读数据。

#include<unistd.h>
ssize_t read(int fd,void *buf,size_t nbytes);
//返回值：若成功，返回读到的字节数，若已到达文件尾，返回0；若出错，返回-1.
//示例：read(srcfd, buffer, BUFFERSIZE);

6、函数write

       调用write函数向打开文件写数据。

#include<unistd.h>
ssize_t write(int fd,const void* buf,size_t nbytes);
//返回值：若成功，返回已写的字节数；若出错，返回-1.

       其返回值通常与参数nbytes的值相同，否则表示出错，出错的一个常见原因是磁盘已写满，或者超过了一个给定进程的文件长度限制。

示例：write(dstfd, buffer, len);

 

7、原子操作

        原子操作指的是不可再分的指令操作，即在执行原子操作时不可能被打断，要么原子操作没有执行，要么已经执行完毕。

       原子操作的实现必须需要硬件的支持，操作系统仅仅是在硬件指令的基础之上进行一次封装。对于没有实现原子操作的硬件，则需要操作系统从软件算法层面进行支持。

 

8、函数pread和pwrite

#include<unistd.h>
ssize_t pread(int fd,void *buf,size_t nbytes,off_t offset);
  //返回值：读到的字节数，若已到文件尾，返回0；若出错，返回-1；
ssize_t pwrite(int fd,const void* buf,size_t nbytes,off_t offset);
  //返回值：若成功，返回已写的字节数，若出错，返回-1；

      调用pread相当于调用lseek后调用read；调用pwrite相当于调用lseek后调用write。

 

9、函数dup和dup2

       下面两个函数都可以用来复制一个现有的文件描述符。

#include<unistd.h>
int dup(int fd);
int dup2(int fd,int fd2);	//用fd2指定新的文件描述符
  //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.

       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。

示例：

 newfd = dup(fd); 

10、函数sync、fsync和fdatesync

       通常，当内核需要重用缓冲区来存放其他数据块数据时，它会把所有延迟写数据块写入磁盘。

#include<unistd.h>
Int fsync(int fd);
Int fdatesync(int fd);
返回值：若成功，返回0；若出错，返回-1；
void sync(void);

       sync只将所有修改过的快缓冲区排入写队列，然后就返回，不等待实际写磁盘操作结束；

       fsync函数只对文件描述符fd指定的一个文件起作用，并等待写磁盘操作结束才返回；

       fdatesync函数类似于fsync，但它只影响文件的数据部分，除数据外，fsync还会同时更新文件的属性。

 

11、函数fcntl

       函数fcntl可以改变已经打开文件的属性。

#include<unistd.h>  
#include<fcntl.h>  
int fcntl(int fd, int cmd);  
int fcntl(int fd, int cmd, long arg);  
int fcntl(int fd, int cmd ,struct flock* lock);  
返回值：若成功，则依赖于cmd；若出错，返回-1.

       fantl函数有以下5种功能：

a、复制一个已有的描述符（cmd=F_DUPFD或F_DUPFD_CLOEXEC）;

b、获取/设置文件描述符标志（cmd=F_GETFD或F_SETFD）;

c、 获取/设置文件状态标识（cmd=F_GETFL或F_SETFL）;

d、获取/设置异步I/O所有权（cmd=F_GETOWN或F_SETOWN）;

e、获取/设置记录锁（cmd=F_GETLK、F_SETLK或F_SETLKW）。

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