【linux编程】linux文件IO的系统函数（close/read/fcntl/dup/dup2）
close函数
- 函数原型：
#include
int close(int fd);
-
参数：fd：要关闭的文件描述符
-
返回值：成功返回0，失败返回-1并设置errno
-
功能：关闭一个已经打开的文件，释放相关的资源。在Linux中，文件包括普通文件，目录，设备文件，管道，套接字等。每个打开的文件都有一个唯一的文件描述符，用来标识该文件。当不再需要使用一个文件时，应该调用close函数来关闭文件，否则可能会导致资源泄露，文件被占用，或者达到打开文件的上限。close函数会将文件描述符和文件表项的关联解除，如果该文件表项的引用计数变为0，表示没有其他文件描述符指向该文件，那么该文件表项也会被释放。如果该文件是一个套接字，那么close函数还会发送一个FIN包给对方，表示结束通信。close函数通常会在文件操作完成后调用，或者在程序退出前调用。
-
代码示例：打开一个名为test.txt的文件，读取文件内容，然后关闭文件。
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int fd; //定义一个文件描述符
char buffer[100]; //定义一个缓冲区
fd = open("test.txt", O_RDONLY); //以只读方式打开文件
if (fd == -1) //判断文件是否打开成功
{
perror("open"); //打印错误信息
exit(1); //退出程序
}
read(fd, buffer, 10); //从文件中读取10个字节到缓冲区
printf("读取的数据是: %s\n", buffer); //打印缓冲区内容
close(fd); //关闭文件
return 0;
} read函数
函数原型：
#include
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
参数：
- fd：要读取的文件的描述符
- buf：指定的缓冲区的地址
- count：指定的要读取的字节数
返回值：
实际读取的字节数，如果出错则返回-1并设置errno，如果到达文件末尾则返回0
功能：
从一个打开的文件中读取数据，将数据存储到指定的缓冲区中。read函数通常会从文件的当前偏移量处开始读取数据，并使偏移量增加读取的字节数。如果读取的字节数小于指定的字节数，可能是因为到达文件末尾，或者遇到了中断，或者读取的是一个管道或套接字等非常规文件。
代码示例：
打开一个名为test.txt的文件，读取10个字节的数据到缓冲区，并打印出来。
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int fd; //定义一个文件描述符
char buffer[100]; //定义一个缓冲区
fd = open("test.txt", O_RDONLY); //以只读方式打开文件
if (fd == -1) //判断文件是否打开成功
{
perror("open"); //打印错误信息
exit(1); //退出程序
}
read(fd, buffer, 10); //从文件中读取10个字节到缓冲区
printf("读取的数据是: %s\n", buffer); //打印缓冲区内容
close(fd); //关闭文件
return 0;
}
fcntl函数
函数原型：
#include
int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );
参数：
- fd：要操作的文件的描述符
- cmd：要执行的控制命令
- arg：可选的，根据不同的命令有不同的含义
fcntl函数支持的控制命令有很多，这里只介绍一些常用的，更多的可以参考[fcntl(2)的手册页]：
F_DUPFD：复制文件描述符fd，并返回一个新的文件描述符，该描述符的值是大于或等于arg的最小值。新的文件描述符和原来的文件描述符共享同一个文件表项，但是有自己的文件描述符标志，且默认设置为FD_CLOEXEC。这个命令相当于dup函数的功能，但是可以指定新的文件描述符的最小值。
F_GETFD：获取文件描述符fd的文件描述符标志，返回该标志的值。目前只有一个标志FD_CLOEXEC，表示在执行exec类函数时，关闭该文件描述符。
F_SETFD：设置文件描述符fd的文件描述符标志，arg参数是要设置的标志的值。目前只能设置FD_CLOEXEC标志。
F_GETFL：获取文件描述符fd的文件状态标志，返回该标志的值。文件状态标志包括文件的访问模式（O_RDONLY，O_WRONLY，O_RDWR）和文件的打开方式（O_APPEND，O_NONBLOCK，O_SYNC等）。
F_SETFL：设置文件描述符fd的文件状态标志，arg参数是要设置的标志的值。注意，只能改变文件打开方式的标志，不能改变文件的访问模式。
F_GETLK，F_SETLK，F_SETLKW：这些命令用来获取、设置或释放文件的记录锁。arg参数是一个指向struct flock结构体的指针，该结构体定义了锁的类型、起始位置、长度和持有者等信息。F_GETLK命令用来检测是否能够对文件加上指定的锁，如果能够加锁，返回0，如果不能加锁，返回-1并设置errno为EACCES或EAGAIN，并且将arg指向的结构体填充为已存在的锁的信息。F_SETLK命令用来对文件加上或释放指定的锁，如果能够加锁或解锁，返回0，如果不能加锁或解锁，返回-1并设置errno为EACCES或EAGAIN。F_SETLKW命令和F_SETLK命令类似，但是如果不能立即加锁或解锁，会阻塞直到能够完成操作或被信号中断。文件的记录锁可以用来实现对文件的互斥访问或协调访问，更多的细节可以参考[文件锁的手册页]。
返回值：根据不同的命令有不同的含义，一般来说，成功时返回非负值，失败时返回-1并设置errno功能：对已经打开的文件进行各种控制操作，比如改变文件的访问模式，获取或设置文件的状态标志，获取或设置文件的锁等。
代码示例：打开一个名为test.txt的文件，获取其文件状态标志，将其设置为非阻塞模式，然后复制一个新的文件描述符，该描述符的值不小于10。
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int fd; //定义一个文件描述符
int flag; //定义一个文件状态标志
int fd2; //定义一个新的文件描述符
fd = open("test.txt", O_RDWR); //以读写方式打开文件
if (fd == -1) //判断文件是否打开成功
{
perror("open"); //打印错误信息
exit(1); //退出程序
}
flag = fcntl(fd, F_GETFL); //获取文件状态标志
if (flag == -1) //判断是否获取成功
{
perror("fcntl"); //打印错误信息
exit(1); //退出程序
}
printf("文件状态标志是: %d\n", flag); //打印文件状态标志
flag |= O_NONBLOCK; //将文件状态标志设置为非阻塞模式
if (fcntl(fd, F_SETFL, flag) == -1) //设置文件状态标志
{
perror("fcntl"); //打印错误信息
exit(1); //退出程序
}
printf("文件状态标志已设置为非阻塞模式\n"); //打印提示信息
fd2 = fcntl(fd, F_DUPFD, 10); //复制文件描述符，指定新的文件描述符的最小值为10
if (fd2 == -1) //判断是否复制成功
{
perror("fcntl"); //打印错误信息
exit(1); //退出程序
}
printf("新的文件描述符是: %d\n", fd2); //打印新的文件描述符
//后续的读写操作
//...
close(fd); //关闭文件
close(fd2); //关闭新的文件描述符
return 0;
}
dup函数
- 函数原型：
#include
int dup(int oldfd);
-
参数：oldfd：要复制的文件描述符
-
返回值：新的文件描述符，如果出错则返回-1并设置errno
-
功能：复制一个文件描述符，并返回一个新的文件描述符，该描述符的值是当前可用的最小值。新的文件描述符和原来的文件描述符共享同一个文件表项，但是有自己的文件描述符标志，且默认设置为FD_CLOEXEC。dup函数相当于调用fcntl函数并传入F_DUPFD命令和0作为arg参数，但是更简洁。dup函数可以用来重定向标准输入、输出或错误，或者创建一个和已有文件描述符功能相同但值不同的文件描述符。
-
代码示例：打开一个名为test.txt的文件，复制一个新的文件描述符，将标准输出重定向到该文件，然后打印一些信息。
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int fd; //定义一个文件描述符
int fd2; //定义一个新的文件描述符
fd = open("test.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666); //以写入、创建、截断的方式打开文件
if (fd == -1) //判断文件是否打开成功
{
perror("open"); //打印错误信息
exit(1); //退出程序
}
fd2 = dup(fd); //复制文件描述符
if (fd2 == -1) //判断是否复制成功
{
perror("dup"); //打印错误信息
exit(1); //退出程序
}
close(fd); //关闭原来的文件描述符
dup2(fd2, STDOUT_FILENO); //将标准输出重定向到新的文件描述符
printf("这些信息将被写入到文件中\n"); //打印一些信息
printf("新的文件描述符是: %d\n", fd2); //打印新的文件描述符
close(fd2); //关闭新的文件描述符
return 0;
}
dup2函数
- 函数原型：
#include
int dup2(int oldfd, int newfd);
-
参数：
- oldfd：要复制的文件描述符
- newfd：要指定的新的文件描述符
-
返回值：新的文件描述符，如果出错则返回-1并设置errno
-
功能：和dup函数类似，也可以用来复制一个文件描述符，并返回一个新的文件描述符，但是可以指定新的文件描述符的值。如果新的文件描述符已经打开，则先关闭它。dup2函数相当于调用close函数和fcntl函数并传入F_DUPFD命令和newfd作为arg参数，但是更简洁。dup2函数也可以用来重定向标准输入、输出或错误，或者创建一个和已有文件描述符功能相同但值不同的文件描述符。
-
代码示例：打开一个名为test.txt的文件，将标准输出重定向到该文件，然后打印一些信息。
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int fd; //定义一个文件描述符
fd = open("test.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666); //以写入、创建、截断的方式打开文件
if (fd == -1) //判断文件是否打开成功
{
perror("open"); //打印错误信息
exit(1); //退出程序
}
dup2(fd, STDOUT_FILENO); //将标准输出重定向到文件描述符
printf("这些信息将被写入到文件中\n"); //打印一些信息
printf("文件描述符是: %d\n", fd); //打印文件描述符
close(fd); //关闭文件描述符
return 0;
}