第三章 文件IO

• 对于内核而言，所有打开的文件都通过文件描述符引用，文件描述符是一个非负整数

  文件描述符	标准	符号常量
  文件描述符0	标准输入	STDIN_FILENO
  文件描述符1	标准输出	STDOUT_FILENO
  文件描述符2	标准错误	STDERR_FILENO

• 函数open和openat---打开文件

  int open(const char *path, int oflag, .../*mode_t mode*/)
  
  int openat(int fd,const char *path, int oflag, .../*mode_t mode*/)
          两函数的返回值：若成功，返回文件描述符，若出错，返回-1
  

  • path---要打开或创建文件的名字
  • oflag---用来说明此函数的多个选项
  • fd---把open和openat函数区分开，有下列三种情况
    1. path参数指定的是绝对路径名，在这种情况下，fd参数被忽略，openat函数相当于open
    2. path参数指定的是相对路径名，fd参数指出了相对路径名在文件系统中的开始地址。fd参数是通过打开相对路径名所在的目录来获取
    3. path参数指定的是相对路径名，fd参数具有特殊值AT_FDCWD。在这种情况下，路径名在当前工作目录中获取，openat函数在操作上和open函数相似

• 函数creat---创建文件

  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
  

• 函数close---关闭文件

  int close(int fd)
      返回值：若成功，返回0。若出错，返回-1
  

  • 关闭一个文件时会释放该进程加在改文件上的所有记录锁

• 函数lseek---显示地为一个打开文件设置偏移量

  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-1
  

  对参数offset的解释和参数whence的值有关

  • 若whence = SEEK_SET,则将该文件的偏移量设置为距文件开始处offset个字节
  • 若whence = SEEK_CUR,则将该文件的偏移量设置为其当前值加offset，offset可正可负
  • 若whence = 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

• 函数read---读数据

  ssize_t read(int fd, void *buf,size_t nbytes)
      返回值：读到的字节数，若已到文件尾，返回0。若出错，返回-1
  

  • 有多种情况可使实际读到的字节数少于要求读的字节数

• 函数write---写数据

  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
  

• 单个进程打开文件时内核数据结构图

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• 两个独立进程各自打开了同一个文件，有如下关系图

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• 多个进程读取同一文件都能正常工作。每个进程都有它自己的文件表项，其中也有它自己的当前文件偏移量。但是，当多个进程写同一个文件时，则可能产生预想不到的结果

• 原子操作指的是由多步组成的一个操作，如果原子操作被执行，要么执行完所有步骤，要么一步也不执行，不可能执行所有步骤中的一个子集

• 函数dup和dup2---复制一个现有的文件描述符

  int dup(int fd)
  
  int dup2(int fd,int fd2);
      返回值：若成功，返回新的文件描述符。若出错，返回-1
  

  • fd---将要复制的文件描述符
  • fd2---指定新描述符的值（将要返回的）
  • dup返回的新文件描述符一定是当前可用文件描述符中的最小数值
  • dup2是一个原子操作，

  close(fd2);
  fcntl(fd,F_DUPFD,fd2);
  

• 函数fcntl---改变打开已经打开的文件的属性

  int fcntl(int fd, int cmd, .../* int arg */)
      返回值：若成功，则依赖于cmd。若出错，返回-1
  

  • fcntl有以下5中功能
    • 复制一个已有的描述符(cmd = F_DUPFD 或 F_DUPFD_CLOEXEC)
    • 获取/设置文件描述符标志(cmd = F_GETFD 或 F_SETFD)
    • 获取/设置文件状态标志(cmd = F_GETFL 或 F_SETFL)
    • 获取/设置异步I/O所有权(cmd = F_GETOWN 或 F_SETOWN)
    • 获取/设置记录锁(cmd = F_GETLK、F_SETLK 或 F_SETLKW)
  • 在修改文件描述符标志或文件状态标志时必须谨慎，先要获得现在的标志值，然后按照期望修改，最后设置新标志值。不能只执行F_SETFD或F_SETFL命令，这样会关闭以前设置的标志位