Unix环境高级编程笔记：3、文件I/O
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2022-05-07 18:18:14
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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
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#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);
}
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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
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#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);
}
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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