文件IO_文件截断_ftruncate,truncate（附Linux-5.15.10内核源码分析）

目录

1.为什么需要文件截断？

2.truncate函数介绍

2.1 truncate函数

2.2 truncate函数内核源码分析

2.3 truncate函数使用示例

3.ftruncate函数介绍

3.1 ftruncate函数

3.2 ftruncate函数内核源码分析

3.3 ftruncate函数使用示例

3.4 ftruncate和文件偏移量的关系？

4.ftruncate和truncate区别

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1.为什么需要文件截断？

文件截断是指将文件的长度截断为指定大小或者完全清空文件内容。在操作系统中，文件通常由一系列连续的数据块组成，每个数据块存储文件的一部分内容。通过执行文件截断操作，可以修改文件的大小或清空文件内容。

在执行文件截断操作时，需要注意以下几点：

• 如果截断后的文件大小小于原始大小，那么超出截断长度的部分内容将被删除。
• 如果截断后的文件大小大于原始大小，那么新增部分的内容将会以空字符填充。
• 需要有适当的权限来执行文件截断操作，否则可能会失败。

2.truncate函数介绍

2.1 truncate函数

#include 
#include 

int truncate(const char *path, off_t length);

函数简介：truncate函数是一个用于文件截断的系统调用函数，在C语言程序中使用。该函数可以根据指定的大小截断文件，使其变为指定大小或者完全清空文件内容。

函数参数：

path：是要截断的文件路径。

length：要截断的目标大小。

函数返回值：

成功：返回0。

失败：失败返回-1，并设置errno。

2.2 truncate函数内核源码分析

图 2-1 truncate函数内核源码调用流程

truncate函数通过文件路径名（pathname）获取struct path对象，struct path记录了inode信息，进行文件截断之前需要做一些异常判断，比如：inode是否是普通文件，inode是否有写权限，是否是追加模式等等，通过异常检测后，需要设置inode新属性，新属性包括文件大小等信息，再通过notify_change函数通知inode完成新属性同步，从而完成文件截断。

2.3 truncate函数使用示例

int truncate_test() {
    int ret = truncate(TEST_FILE, 120);
    if (ret == -1) {
        perror("truncate error");
        return -1;
    }

    return 0;
}

3.ftruncate函数介绍

3.1 ftruncate函数

#include 
#include 

int ftruncate(int fd, off_t length);

函数简介：ftruncate函数是一个用于文件截断的系统调用函数，它可以在C语言程序中使用。该函数通过文件描述符来操作文件，将文件截断为指定的大小。

函数参数：

fd：文件描述符。

length：要截断的目标大小。

函数返回值：

成功：返回0。

失败：失败返回-1，并设置errno。

3.2 ftruncate函数内核源码分析

图 3-1 ftruncate函数内核源码调用流程

ftruncate函数内核调用流程和和truncate函数相似，不同点在与ftruncate函数通过fdget函数获取struct file对象，struct file对象有inode记录信息，通过struct file对象完成inode新属性修改，从而完成文件截断。

3.3 ftruncate函数使用示例

#define TEST_FILE "/tmp/test.txt"

void print_buf(unsigned char *buf, int len) {
    if (len <= 0) {
        printf("error len:%d\n", len);
        return;
    }

    for (int i = 0; i < len; i++) {
        printf("%c%02X ", ((i % 16) || (i == 0)) ? : '\n', buf[i]);
    }
    printf("\n");
}

void print_pos(int fd) {
    int pos = lseek(fd, 0, SEEK_CUR);
    printf("cur pos:%d\n", pos);
}

int read_len_data(int fd, unsigned int len) {
    if (len > READ_BUF_SIZE) return -1;
    char rbuf[READ_BUF_SIZE] = {0};
    int ret = read(fd, rbuf, len);
    print_buf((unsigned char *)rbuf, ret);
    return ret;
}

int write_len_data(int fd, unsigned char len, char ch) {
    unsigned char sbuf[BUF_SIZE] = {0};
    for (unsigned char i = 0; i < len; i++) {
        sbuf[i] = ch;
    }

    int ret = write(fd, sbuf, len);
    if (ret == -1) {
        perror("write error");
        return -1;
    }
    return 0;
}

int ftruncate_test() {
    int fd = open(TEST_FILE, O_RDWR | O_CREAT, 0644);
    if (fd == -1) {
        perror("open error");
        return -1;
    }

    write_len_data(fd, 100, 'a');
    int ret = ftruncate(fd, 20);
    if (ret == -1) {
        perror("ftruncate error");
        close(fd);
        return -1;
    }
    print_pos(fd);

    lseek(fd, 0, SEEK_SET);
    read_len_data(fd, 1000);

    close(fd);
    return 0;
}

3.4 ftruncate和文件偏移量的关系？

ftruncate函数不会改变文件偏移量。可以分为两种情况讨论：

• 情况1：ftruncate截断文件，文件长度变小，文件偏移量还是保留上一次记录，即使文件长度变为0，文件偏移量依然保持不变。
• 情况2：ftruncate填充文件，文件长度变大，文件偏移量还是保留上一次记录。

从ftruncate内核源码分析，ftruncate未修改文件偏移量（f_pos）的值，所以ftruncate不影响文件偏移量。

4.ftruncate和truncate区别

 图 4-1 ftruncate和truncate区别

如图4-1，truncate和ftruncate共同点都是修改struct inode属性。不同点是两者采用的路径不一样，

ftruncate函数通过使用fd映射struct file对象，再通过struct file对象查找到inode实例，从而修改inode实例。

truncate函数没有fd参数，采用文件路径名获取struct path（路径结构）对象，再通过struct path对象获取inode实例，从而修改inode实例。