摘要：本文主要討論文件控制fcntl函數的基本應用.dup函數可以複製文件描述符，而fcntl函數與dup函數有着異曲同工之妙.並且還有更加強大的功能，可以獲取或設置已打開文件的性質，操作文件鎖.
1.fcntl函數
在《重定向編程 dup和dup2》一文中，介紹了dup和dup2兩個函數，函數是提供了複製一個現存的文件描述符的功能，而本文介紹的fcntl函數提供了進一步管理文件描述符的各種手段，用它可以對以打開的描述符執行各種控制操作，比如，可以像dup和dup2一樣複製一個文件描述符，還有獲取或設置文件描述符標誌（只讀、只寫等等），操縱文件鎖.
頭文件：#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>int fcntl(int filedes， int cmd);
int fcntl(int filedes， int cmd， longarg);
int fcntl(int filedes， int cmd，structflock *lock);F_DUPFD：返回新的文件描述符.
F_GETFD：返回相應的標誌.
F_GETFL以及F_GETOWN：返回一個進程ID或負的進程組ID.
函數說明：
函數第一個參數爲欲修改屬性的文件描述符，第三個整數總是整數或記錄鎖（記錄鎖這裏不討論），如果是記錄鎖，第三個參數則是指向一個結構體指針.
fcntl()對打開的文件描述符filedes執行各種控制操作，具體是那一操作則由第二個參數cmd決定，表1列出了該參數的所有允許值.根據參數cmd的值，有一些參數還要提供第三個參數，就是文件鎖.
表1 fcntl函數cmd值以及描述
1）複製一個現有的文件描述符（cmd=F_DUPFD）.
2）獲取或設置文件描述符標誌(cmd=F_GETFD或F_SETFD).
3）獲取或設置文件狀態標誌(cmd=F_GETFL或F_SETFL).
4）獲得或設置異步I/O所有權(cmd=F_GETOWN或F_SETOWN).
5）獲取或設置記錄鎖(cmd=F_GETLK或F_SETLF).
2.F_DUPFD
複製文件描述符filefes.新文件描述符最爲函數返回值.新文件描述符具有以下特性：（1）新描述符是尚未打開的各文件描述符中大於或等於第三個參數值（取正整數）中各值的最小值.
（2）新描述符與filedes共享同一個文件表項（類似於dup函數）；即，新描述符與filedes原始文件相同的文件指針，相同的打開文件（或管道），相同的文件狀態標誌，相同的文件模式.如圖2所示，fd=3與fd=1兩個文件描述符是指向同一個文件表的.但是，新文件描述符有它自己的一套文件描述符標誌，其FD_CLOEXEC文件描述符標誌被清除.
（3）將與新文件描述符關聯的close-on-exe標誌設置爲在各exec(2)系統調用之間保持打開狀態.
當進程打開一個文件時，內核中的數據結構如圖1所示，也就是在程序複製文件描述符之前，內核狀態是這樣子的。每個進程默認只能打開1024個文件描述符，當一個進程打開一個文件時，默認會從0開始查找未被使用的描述符，由於0,1,2默認被佔用，所有一般從3開始使用。
圖1 進程打開一個文件時的內核數據結構狀態
文件表項：每一個打開的文件對應着一張文件表，文件表可以共享，當多個文件描述符指向同一個文件表時，文件表中的refcnt字段會相應變化.文件表中包含着文件狀態標識：文件的打開模式（R,W,RW,APPEND,NOBLOCK等）、當前文件偏移量、refcnt：被引用數量、v節點指針：指向一個v節點表。v結點表：每個文件對應一個v結點表，無論被多少個進程打開都只有一個，它包括v節點信息（主要是stat結構體中的信息），i節點信息等。
簡單地說，複製文件描述符僅僅在當前進程打開的文件表項新增一項（圖2：新增了fd=3這一項），兩者（fd=1或fd=3）同時指向內核中的文件表信息，操作文件描述符任意一個會影響到另外一個.
圖2 進程複製文件描述符後的內核數據結構狀態
例子1：複製文件描述符，並使用複製前後的文件描述符往打開的文件寫入信息.#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
void main()
{
int fd，newfd;
char *bufFD="Advanced Programming! write by fd\n";
char *bufNewFD="Advanced Programming! write by NewFD\n";
fd = open("test.txt"，O_RDWR|O_CREAT，0644);
if(fd==-1)
{
printf("open file error%m\n");
exit(-1);
}
//開始複製了
newfd = fcntl(fd，F_DUPFD);
//使用fd寫
write(fd，bufFD，strlen(bufFD));
close(fd);
//使用newfd寫
write(newfd，bufNewFD，strlen(bufNewFD));
if(close(newfd)==-1)
{
printf("close error\n");
}
printf("now the content of file :\n");
system("cat test.txt");
exit(0);
}：Advanced Programming! write by fd
：Advanced Programming! write by NewFD
可以看出，對fd或newfd進行讀寫操作時對同一個文件操作，而且還可以看到fd關閉後，對newfd沒有影響，使用newfd還可以操作打開的文件.
對於複製一個文件描述符這個問題，fcntl和dup函數是有異曲同工之妙.
調用：
dup(filedes);fcntl(filedes， F_DUPFD， 0);dup2(filedes，filedes2);close(filedes2);
fcntl(filesdes，F_DUPFD，filedes);（1）dup2是原子操作，而close及fcntl則包括兩個函數調用.有可能在close和fcntl之間插入執行信號捕獲函數，中間這個過程修改了文件描述符.
（2）dup2和fcntl有某些不同的errno.
3.F_GETFL
F_GETFL用於獲取文件狀態標誌和其訪問模式，對應於filedes的文件狀態標誌作爲返回值.F_GETFL支持的標誌.如表2.表2 文件狀態標誌說明
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc， char *argv[])
{
int accmode，val;
if(argc!=2)
{
printf("error:\n");
}
if((val=fcntl(atoi(argv[1])，F_GETFL，0))<0)
{
printf("error:%m\n");
exit(-1);
}
accmode = val & O_ACCMODE;
switch(accmode)
{
case O_RDONLY:
printf("read only\n");
break;
case O_WRONLY:
printf("write only\n");
break;
case O_RDWR:
printf("read write\n");
break;
default:
printf("unknow access mode\n");
}
exit(0);
}：./a.out test.txt
：read write
4.綜述
複製文件描述符的三種方法已學習的差不多，牢記dup、dup2和fcntl函數，因爲，從此一生受用.關於fcntl的使用還有很多未挖掘，到這裏先簡單入門，日後再進一步加深學習.---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------勿在浮沙築高臺，靜下心來，慢慢地沉澱---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
