第三章 文件I/O

函數open和openat

打開或新建一個文件

　　#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*/);

　　　　　　　　　　　　　　函數的返回值：若成功，返回文件描述符;若出錯，返回-1；
我們將最後一個參數寫爲….，這種方法表明餘下的參數的數量和類型是可變的。
　　　
path參數是要打開或創建文件的名字。oflag參數可用來說明此函數的多個選項（只讀，只寫，讀寫）；

1. 當path參數是絕對路徑，兩個函數一致
2. 當path是相對路徑，fd參數指出了相對路徑名在文件系統的開始地址，
3. path是相對參數，fd參數具有特殊值AT_FDCWD，這種情況下，路徑名在當前工作目錄獲取，這個時候openat和open功能類似。

open和openat函數返回的文件描述符一定是最小的未用描述符值。

函數creat

創建一個新文件

　　#include<fcntl.h>

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

　　　　　　　　　　返回值：若成功，返回爲只寫打開的文件描述符；若出錯，返回-1；

等效open(path,O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,mode);

函數close

　　#include<unistd.h>

　　int close(int fd);

　　　　返回值：若成功，返回0；若出錯，返回-1；

函數lseek

調用lseek 顯式地爲一個打開的文件設置偏移量

　#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；若出錯，返回-1;
參數offset與whence有關：

1. 若whence 是SEEK_SET,偏移量爲文件開始處offset
2. 若whence是SEEK_CUR，偏移量爲當前值加offset,offset可正可負；
3. 若whence是SEEK_END,偏移量設置爲文件長度加offset,可正可負

如下，當文件偏移量大於文件長度時，系統是如何保存文件的

#include<apue.h>
  2 #include<fcntl.h>
  3 
  4 char buf1[]="abcdefghij";
  5 char buf2[]="ABCDEFGHIJ";
  6 
  7 int main()
  8 {
  9     int fd;
 10     if((fd=creat("file.hole",FILE_MODE))<0)
 11         err_sys("create error");
 12     if(write(fd,buf1,10)!=10)
 13         err_sys("buf1 write error");
 14     //offset now=10
 15     if(lseek(fd,16384,SEEK_SET)==-1)
 16         err_sys("lseek error");
 17     //offset now=16384
 18 
 19     if(write(fd,buf2,10)!=10)
 20         err_sys("write buf2 error");
 21     //offset now=16394
 22     exit(0);
 23 }

file_hole.c

函數read

從打開的文件中讀數據

　#include<unistd.h>

　　ssize_t read(int fd,void* buf,size_t nbytes);

　　　　　　返回值：讀到的字節數，若已到文件尾，返回0；若出錯：返回-1；

函數write

向打開文件寫數據

　#include<unistd.h>

　　ssize_t write(int fd,const void*buf,size_t nbytes);

　　　　　　返回值：若成功，返回已經寫的字節數；若出錯，返回-1；
其返回值通常與nbytes的值相同，否則出錯；
　　

1 #include<apue.h>
  2 
  3 #define BUFFSIZE 4096
  4 
  5 int main()
  6 {   
  7     int n;
  8     char buf[BUFFSIZE];
  9     while((n=read(STDIN_FILENO,buf,BUFFSIZE))>0)
 10         if(write(STDOUT_FILENO,buf,n)!=n)
 11             err_sys("write error");
 12     if(n<0)
 13         err_sys("read error");
 14     exit(0);
 15 }          

Read_Write.c

文件共享

文件的三種結構

1.記錄項：包含一張打開文件描述符表
2.文件表
3.V節點：包含了文件類型和操作文件的各種函數的指針

原子操作

函數pread和pwrite

#include<unistd.h>
ssize_t pread(int fd,void *buf,size_t nbytes,off_t offset);
//返回值：讀到的字節數,若已到文件尾，返回0，若出錯，返回-1
ssize_t  pwrite(int fd,const void *buf,size_t nbytes,off_t offset);
//返回值：若成功，返回已寫的字節數；若出錯，返回值-1

調用pread 相當於調用lseek後調用read,但是pread又與這種順序調用有下列重要區別：

• 調用pread時，無法中斷其定位和讀操作
• 不更新當前文件偏移量

函數dup和dup2

兩個函數都可以複製一個現有的文件描述符

#include<unistd.h>
int dup(int fd);
int dup2(int fd,int fd2);
//兩函數的返回值：若成功，返回新的文件描述符；若出錯，返回-1

由dup返回的文件描述符一定是當前可用描述符中最小的值。對dup2，可以用fd2參數指定新描述符的值。如果fd2已經打開，則先將其關閉，若fd等於fd2，則dup2返回fd2，而不關閉它。

函數sysnc、fsync和fdatasync

將緩衝區的數據寫入磁盤

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

sync只是將所有修改過的塊緩衝區排入寫隊列，不等其是否寫完就返回。

fsync支隊fd指定的文件起作用並且等待寫完才返回結束。

fdatasync類似fsync，但fsync隻影響文件的數據部分，而除數據外，fdatasync還會同步更新文件的屬性

函數fcntl

可以改變已經打開的文件的屬性

#include<fcntl.h>
int fcntl(int fd,int cmd,.../*int arg */);
//返回值：若成功，則依賴於cmd;若出錯，返回-1;

fcntl函數有以下5中功能

（1） 複製一個已有的描述符(cmd=F_DUPFD或F_DUPFD_CLOEXEC)
（2）獲取/設子文件的描述符標誌（cmd=F_GETFP或F_SETFD)
（3）獲取/設置文件狀態標誌（cmd=F_GETFL或F_SETFL)
（4）獲取/設置異步I/O所有權（cmd=F_GETOWN或F+SETOWN)
（5）獲取/設置記錄鎖（cmd=F_GETLK、F_SETLK或F_SETLKW)
程序的第一個參數指定文件描述符，並對還描述符打印其所選擇的文件標誌說明

#include<apue.h>
#include<fcntl.h>

   int main(int argc,char* argv[])
   {   
       int val;

       if(argc!=2)
           err_sys("usage:DupTest<descriptor#>");
      if((val=fcntl(atoi(argv[1]),F_GETFL,0))<0)
              err_sys("fcntl error for fd %d",atoi(argv[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("unkown access mode");
      }

      if(val&O_APPEND)
          printf(", append");
      if(val&O_NONBLOCK)
          printf(", nonblock");
      if(val&O_SYNC)
          printf(", synchronous writes");

  #if !defined(_POSIX_C_SOURCE)&&defined(O_FSYNC)&&(O_FSYNC!=O_SYNC)
      if(val&O_FSYNC)
          printf(", synchronous writes");
  #endif
      putchar('\n');
      exit(0);
  }

/dev/fd
較新的系統都提供名爲/dev/fd/的目錄，其目錄項時名爲0、1、2等的文件。打開文件/dev/fd/n等效於複製描述符n。某些系統提供路徑名/dev/stdin,/dev/stdout和/dev/stderr，這些等效於/dev/fd/0,/dev/fd/1和/dev/fd/2