Unix环境高级编程笔记：3、文件I/O

1、文件io需求5个函数

    open read write lseek close

    这些函数被称为不带缓冲的IO，不带缓冲IO指的是每个read和write都调用内核中的系统调用

 

    只要涉及多个进程间共享资源，原子操作的概念就变的非常重要。

    dup、fcntl、sync、fsync、ioctl 

 

2、文件描述符

    文件描述符是一个非负整数，当打开一个现有的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。

    <unistd.h>

    0 标准输入        STDIN_FILENO

    1 标准输出        STDOUT_FILENO

    2 标准出错输出 STDERR_FILENO

 

3、open

    open函数可以打开或创建一个文件

    #include <fcntl.h>

    int open(const char * pathname,int oflag,.../*mode_t mode*/);

 

    oflag参数说明此函数多个选项，用下面一个或多个常量进行“或”运算构成oflag参数 <fcntl.h>

    O_RDONLY        只读打开

    O_WRONLY       只写打开

    O_RDWR            读写打开

    O_APPEND        写时追加到文件尾端

    O_CREAT            或此文件不存在则创建。使用此选项，需要第三个参数mode，用其指定新文件的访问权限位

    O_EXCL                

    O_TRUNC           如果此文件存在，而且为只写或读写成功打开，则将其长度截短为0

    O_NOCTTY        

    O_NONBLOCK    设置非阻塞IO

 

4、 creat

    #include <fcntl.h>

    int creat(const char * pathname,mode_t mode);

 

5、close

    #include <unistd.h>

    int close(int fildes); 成功0，出错-1

 

6、lseek

    按系统默认情况，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

    

    lseek显式的为一个打开的文件设置其偏移量

    off_t lseek(int fildes,off_t offset,int whence);

    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

    whence是SEEK_CUR，则将该文件的偏移量设置为其当前值加offset，offset可为正或负

    whence是SEEK_END,则将该文件的偏移量设置为文件长度加offset，offset可为正或负

    

7、read

    #include<unistd.h>

    ssize_t read(int filedes,void *buf,size_t nbytes)        成功返回读到的字节数，已到文件结尾返回0，出错返回-1

    

8、write

    #include<unistd.h>

    ssize_t write(int filedes,const void *buf,size_t nbyes);    成功则返回已写的字节数，若出错则返回-1

 

stdin.c   标准输入写到标准输出

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <fcntl.h>

#include <stdlib.h>

 

#define BUFFER_SIZE 4096

 

int main(int argc, char **argv) {

 

char buffer[BUFFER_SIZE];

int n;

while ((n = read(STDIN_FILENO, buffer, BUFFER_SIZE)) > 0) {

if (write(STDOUT_FILENO, buffer, n) != n) {

printf("write error");

exit(1);

}

}

if (n < 0) {

printf("read error");

exit(1);

}

exit(0);

}

 

    

9、dup dup2

    #include <unistd.h>

    int dup(int fileds);

    int dup2(int files,int files2);

    dup返回的新文件描述符一定是当前可用的文件描述符中最小的值。dup2可以用fileds2参数指定新描述符的数值

    当此函数执行时，二个描述符指向同一个文件表项，所以他们共享同一文件状态标志（读 写 添加）以及同一个文件偏移量。

 

10、fsync   fdatasync  sync

    为保证磁盘上的实际文件与缓冲区内容的一致性

 

11、fcntl

    #include<fcntl.h>

    int fcntl(int filedes,int cmd,.../*int arg*/);

    fcntl函数有5种功能

    a）复制一个现有的描述符(cmd=F_DUPFD)

    b）获得/设置文件描述符标记(cmd=F_GETFD或F_SETFD)

    c)获得/设置文件状态标志（cmd=F_GETFL或F_SETFL)

    d)获得/设置异步IO所有权(cmd=F_GETOWN或F_SETOWN)

    e)获得/设置记录锁(cmd=F_GETTLK、F_SETLK、F_SETLKW)

 

    fcntl文件状态标志

    O_RDONLY        只读打开

    O_WRONLY       只写打开

    O_RDWR            读写打开

    O_APPEND        写时追加到文件尾端

    O_CREAT            或此文件不存在则创建。使用此选项，需要第三个参数mode，用其指定新文件的访问权限位

    O_EXCL                

    O_TRUNC           如果此文件存在，而且为只写或读写成功打开，则将其长度截短为0

    O_NOCTTY        

    O_NONBLOCK    设置非阻塞IO

 

    fcntl.c

#include <stdio.h>

#include <fcntl.h>

#include <unistd.h>

#include <stdlib.h>

 

int main(int argc, char **argv) {

int val;

if(argc !=2) {

printf("argc !=2\n");

exit(1);

}

if((val = fcntl(atoi(argv[1]),F_GETFL,0)) < 0) {

printf("fcntl error");

exit(1);

}

 

switch (val & O_ACCMODE) {

case O_RDONLY:

printf("read only");

break;

case O_WRONLY:

printf("write only");

break;

case O_RDWR:

printf("read write");

break;

default:

printf("unknow acces mode");

}

if(val & O_APPEND)

printf("append");

if(val & O_NONBLOCK)

printf("nonblocking");

#if defined (O_SYNC)

if(val & O_SYNC)

printf("synchronous");

#endif

putchar('\n');

exit(0);

}

 

 

 

12、ioctl

    ioct函数是io操作的杂物箱，不能使用本中其他函数表示的io操作通用都能用ioctl表示。终端io是ioctl的最大使用方面。

 

13、/dev/fd

    /dev/fd目录，其目录项是名为0、1、2等文件，打开文件/dev/fd/n 等效于复制描述符n

    fd = open("/dev/fd/0",mode);

    等效于fd = dup(0)

    所以描述符0和fd共享同一文件表项，例如，描述符0先前被打开为只读，那么我们也只能对fd进行只读操作