linxu fcntl 函数用法

功能描述：根据文件描述词来操作文件的特性。 
文件控制函数
         fcntl -- file control


头文件：

         #include <fcntl.h>; 
         int fcntl(int fd, int cmd); 
         int fcntl(int fd, int cmd, long arg); 
         int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock); 

[描述]
            Fcntl()针对(文件)描述符提供控制.参数fd是被参数cmd操作(如下面的描述)的描述符.
            针对cmd的值,fcntl能够接受第三个参数int arg

fcntl函数有5种功能： 
1.复制一个现有的描述符（cmd=F_DUPFD）. 
2.获得／设置文件描述符标记(cmd=F_GETFD或F_SETFD). 
3.获得／设置文件状态标记(cmd=F_GETFL或F_SETFL). 
4.获得／设置异步I/O所有权(cmd=F_GETOWN或F_SETOWN). 
5.获得／设置记录锁(cmd=F_GETLK,F_SETLK或F_SETLKW).

     cmd值： 
            F_DUPFD            返回一个如下描述的(文件)描述符:
                            o            最小的大于或等于arg的一个可用的描述符
                            o            与原始操作符一样的某对象的引用
                            o            如果对象是文件(file)的话,返回一个新的描述符,这个描述符与arg共享相同的偏移量(offset)
                            o            相同的访问模式(读,写或读/写)
                            o            相同的文件状态标志(如:两个文件描述符共享相同的状态标志)
                            o            与新的文件描述符结合在一起的close-on-exec标志被设置成交叉式访问execve(2)的系统调用
     
    
            F_GETFD            取得与文件描述符fd联合close-on-exec标志,类似FD_CLOEXEC.如果返回值和FD_CLOEXEC进行与运算结果是0的话,文件保持交叉式访问exec(),否则如果通过exec运行的话,文件将被关闭(arg被忽略)
     
    
            F_SETFD            设置close-on-exec旗标。该旗标以参数arg的FD_CLOEXEC位决定。     
   
            F_GETFL            取得fd的文件状态标志,如同下面的描述一样(arg被忽略)
     
   
            F_SETFL            设置给arg描述符状态标志,可以更改的几个标志是： O_APPEND， O_NONBLOCK，O_SYNC和O_ASYNC。

     
     
            F_GETOWN             取得当前正在接收SIGIO或者SIGURG信号的进程id或进程组id,进程组id返回成负值(arg被忽略)
     
   
            F_SETOWN            设置将接收SIGIO和SIGURG信号的进程id或进程组id,进程组id通过提供负值的arg来说明,否则,arg将被认为是进程id

   
            命令字(cmd)F_GETFL和F_SETFL的标志如下面的描述:
            O_NONBLOCK            非阻塞I/O;如果read(2)调用没有可读取的数据,或者如果write(2)操作将阻塞,read或write调用返回-1和EAGAIN错误
            O_APPEND                    强制每次写(write)操作都添加在文件大的末尾,相当于open(2)的O_APPEND标志
            O_DIRECT                    最小化或去掉reading和writing的缓存影响.系统将企图避免缓存你的读或写的数据.如果不能够避免缓存,那么它将最小化已经被缓存了的数据造成的影响.如果这个标志用的不够好,将大大的降低性能
            O_ASYNC                    当I/O可用的时候,允许SIGIO信号发送到进程组,例如:当有数据可以读的时候

在修改文件描述符标志或文件状态标志时必须谨慎，先要取得现在的标志值，然后按照希望修改它，最后设置新标志值。不能只是执行F_SETFD或F_SETFL命令，这样会关闭以前设置的标志位。

fcntl的返回值 与命令有关。如果出错，所有命令都返回－1，如果成功则返回某个其他值。下列三个命令有特定返回值：F_DUPFD,F_GETFD,F_GETFL以及F_GETOWN。第一个返回新
的文件描述符，第二个返回相应标志，最后一个返回一个正的进程ID或负的进程组ID。

控制fd的例程 如下：

#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std; 

int main(int argc,char* argv[]) 
{ 
int fd,var; 
// fd=open("new",O_RDWR); 

if (argc!=2) 
{ 
perror("--"); 
cout<<"请输入参数，即文件名！"<

/**三个存取方式标志(O_RDONLY,O_WRONLY,以及O_RDWR)并不各占1位。(这三种标志的值各是0、1和2，由于历史原因。这三种值互斥—一个文件只能有这三种值之一。)因此首先必须用屏蔽字O_ACCMODE取得存取方式位，然后将结果与这三种值相比较。

****/

switch(var & O_ACCMODE) 
{ 
case O_RDONLY : cout<<"Read only.."<

.获得／设置记录锁的功能： (cmd=F_GETLK,F_SETLK或F_SETLKW).

          F_GETLK          通过第三个参数arg(一个指向flock的结构体)取得第一个阻塞lock description指向的的锁.取得的信息将覆盖传到fcntl()的flock结构的信息.如果没有发现能够阻止本次锁(flock)生成的锁,这个结构将不被改变,除非锁的类型被设置成F_UNLCK.

     
          F_SETLK          按照指向结构体flock的指针的第三个参数arg所描述的锁的信息设置或者清除一个文件segment锁.F_SETLK被用来实现共享(或读)锁 (F_RDLCK)或独占(写)锁(F_WRLCK),同样可以去掉这两种锁(F_UNLCK).如果共享锁或独占锁不能被设置,fcntl()将立即返回EAGAIN.

     
          F_SETLKW          除了共享锁或独占锁被其他的锁阻塞这种情况外,这个命令和F_SETLK是一样的.如果共享锁或独占锁被其他的锁阻塞,进程将等待直到这个请求能够完成.当fcntl()正在等待文件的某个区域的时候捕捉到一个信号,如果这个信号没有被指定SA_RESTART,fcntl将被中断.

     
          当一个共享锁被set到一个文件的某段的时候,其他的进程可以set共享锁到这个段或这个段的一部分.共享所阻止任何其他进程set独占锁到这段保护区域的任何部分.如果文件描述符没有以读的访问方式打开的话,共享锁的设置请求会失败

    
          独占锁阻止任何其他的进程在这段保护区域任何位置设置共享锁或独占锁.如果文件描述符不是以写的访问方式打开的话,独占锁的请求会失败

结构体flock的指针 ：

struct flcok 
{ 
short int l_type; /* 锁定的状态*/

//这三个参数用于分段对文件加锁，若对整个文件加锁，则：l_whence=SEEK_SET,l_start=0,l_len=0;
short int l_whence;/*决定l_start位置*/ 
off_t l_start; /*锁定区域的开头位置*/ 
off_t l_len; /*锁定区域的大小*/

pid_t l_pid; /*锁定动作的进程*/ 
};

l_type 有三种状态: 
F_RDLCK 建立一个供读取用的锁定 
F_WRLCK 建立一个供写入用的锁定 
F_UNLCK 删除之前建立的锁定

l_whence 也有三种方式: 
SEEK_SET 以文件开头为锁定的起始位置。 
SEEK_CUR 以目前文件读写位置为锁定的起始位置 
SEEK_END 以文件结尾为锁定的起始位置。 

 

对文件锁部分的相关说明及使用方法：

当写文件的时候首先给相应的文件加锁:

1.定义flock结构体

2.加锁指定cmd为：  F_SETLK 

3.写数据

4.解锁指定cmd为：F_SETLKW 

代码如下：

#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<errno.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>

int fcntlfile(int fd, int cmd, int type, off_t offset, int whence, off_t len)
{
        struct flock lock;
        int n=0;

        lock.l_type=type;
        lock.l_start=offset;
        lock.l_whence=whence;
        lock.l_len=len;

        if((n=fcntl(fd, cmd, &lock))<0)
        {
         printf("fcntl error");
                return  -1;
        }
        return n;
}

int main (int argc, char **argv)
{
        int fd = open("/home/xmail/ljl/file1",O_WRONLY);
        fcntlfile(fd, F_SETLK, F_WRLCK,0, SEEK_SET, 0);//设置为写独占，如果文件不是以写open的则写独占锁设置无效
        puts("please input anny key to stop ");
        char ch=getchar();
        fcntlfile(fd, F_SETLK, F_UNLCK, 0, SEEK_SET, 0);
        close(fd);
}

 

当有其他线程写同一文件的时候： 

1.判断文件是否已经被加锁指定cmd为：F_GETLK，获取flock结构体，查看flock.l_type; /* 锁定的状态*/

2.判断是否加锁，加锁就提示，没加锁继续....

2.加锁指定cmd为：  F_SETLK 

3.写数据

4.解锁指定cmd为：F_SETLKW 

代码如下：

#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<errno.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>

int main(int argc, char**argv)
{
        int fd=open("/home/xmail/ljl/file1", O_WRONLY);
        struct flock lock;

       //必须给lock赋初值，否组F_GETLK时报错。
        lock.l_type=F_WRLCK;//--------------①
        lock.l_start=0;
        lock.l_whence=SEEK_SET;
        lock.l_len=0;
        int n=fcntl(fd, F_GETLK, &lock);//获取上一个线程的独占锁信息
        if(n<0)
        {
        printf("fcntl error");
        return -1;
        }
        if(lock.l_type==F_WRLCK)//判断上一个线程的锁信息是否为写独占，这里有个问题就是在①处设置的是写独占，我怎么判断我获取的lock结构体是上个线程的锁的信息，这个不用担心，因为当没有获取到上个线程的lock时，这里的lock.l_type也不是F_WRLCK了，我也不知道为什么，是通过单独执行这个文件的时候，结果跳过了②这个语句得出的结论。
        {
        puts("allready locked");//------------②
        }
        else

        {

               //lock结构体的初值已经改变，这里必须重新赋值
                lock2.l_type=F_WRLCK;
                lock2.l_start=0;
                lock2.l_whence=SEEK_SET;
                lock2.l_len=0;
                n=fcntl(fd,F_SETLK,&lock2); 

                     if((n=fcntl(fd, F_SETLK, &lock))<0)
                      {
                     printf("fcntl error");
                        return  -1;
                      }

                for(int i=0;i<100;i++)
                {
                        int ret =write(fd, "aaaaaaaaaa\n", 11);
                        if(ret==-1)
                        {
                                printf("write file error");
                        }
                }

                fcntlfile(fd, F_SETLK, F_UNLCK, 0, SEEK_SET, 0);
                close(fd);
        }

}