UNIX中的文件控制--fcntl()

文件控制函数
         fcntl -- file control
LIBRARY
         Standard C Library (libc, -lc)
SYNOPSIS
         #include ;
         int fcntl(int fd, int cmd, ...);
[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。

下面给出一个控制fd的实例

#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
}
if((var=fcntl(atoi(argv[1]), F_GETFL, 0))
}
/**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
break;
case O_WRONLY : cout
break;
case O_RDWR : cout
break;
default : break;
}
if (val & O_APPEND)
cout
if (val & O_NONBLOCK)
cout
cout
exit(0);
}

实现文件的加锁解锁

当多个用户共同使用、操作一个文件的情况下，这时，Linux通常采用的方法是给文件上锁，来避免共享的资源产生竞争的状态。

文件锁包括建议性锁和强制性锁。

建议性锁要求每个上锁文件的进程都要检查是否有锁存在，并且尊重已有的锁。在一般情况下，内核和系统都不使用建议性锁。

强制性锁是由内核执行的锁，当一个文件被上锁进行写入操作的时候，内核将阻止其它任何文件对其进行读写操作。采用强制性锁对性能的影响很大，每次读写操作都必须检查是否有锁存在。

在Linux中，实现文件上锁的函数有lock和fcntl，其中flock用于对文件施加建议性锁，而fcntl不仅可以施加建议性锁，还可以施加强制性锁，还能对文件的某一记录进行上锁，也就是记录锁。

记录锁又分为读取锁和写入锁。

读取锁又称共享锁，能使多个进程都在文件的同一部分建立读取锁。

写入锁又称为排斥锁，在任何时刻只能有一个进程在文件的某个部分建立写入锁。

在文件的同一部分不能同时建立读取锁和写入锁。

（2）fcntl函数格式

Fcntl函数语法要点：

所需头文件：#include<sys/types.h>

                     #include<unistd.h>

                     #include<fcntl.h>

函数原型：int fcntl(int fd,cmd,struct flock *lock)

函数传入值：fd：文件描述符

                     Cmd：F_DUPFD：复制文件描述符

F_GETFD：获得fd的close-on-exec标志，若标志未设置，则文件经过exec函数之后仍保持打开状态。

F_SETFD：设置close-on-exec标志，该标志以参数arg的FD_CLOEXEC位决定。

F_GETFL：得到open设置的标志

F_SETFL：改变open设置的标志

F_GETFK：根据lock描述，决定是否上文件锁

F_SETFK：设置lock描述的文件锁

F_SETLKW：这是F_SETLK的阻塞版本（命令名中的W表示等待（wait））。如果存在其它锁，则调用进程睡眠；如果捕捉到信号则睡眠中断

F_GETOWN：检索将收到SIGIO和SIGURG信号的进程号或进程组号

F_SETOWN：设置进程号或进程组号

                     Lock：结构为flock，设置记录锁的具体状态

函数返回值：成功：0

                     -1：出错

Lock的结构如下所示：

Struct flock{

Short l_type;

Off_t l_start;

Short l_whence;

Off_t l_len;

Pid_t l_pid;

}

Lock结构变量取值：

L_type：F_RDLCK：读取锁（共享锁）

              F_WRLCK：写入锁（排斥锁）

              F_UNLCK：解锁

L_stat：相对位移量（字节）

L_whence：相对位移量的起点（同lseek的whence）：SEEK_SET：当前位置为文件开头，新位置为偏移量的大小

                                    SEEK_CUR：当前位置为文件指针位置，新位置为当前位置加上偏移量

                                    SEEK_END：当前位置为文件的结尾，新位置为文件的大小加上偏移量大小

L_len：加锁区域长度

实例：

Lock_set函数：
void lock_set(int fd,int type)
{
       struct flock lock;
       lock.l_whence=SEEK_SET;//赋值lock结构体
       lock.l_start=0;
       lock.l_len=0;
       while(1)
       {
              lock.l_type=type;
/*根据不同的type值给文件上锁或解锁*/
              if((fcntl(fd,F_SETLK,&lock))==0)
              {
                     if(lock.l_type==F_RDLCK)
                            printf("read lock set by %d\n",getpid());
                     else if(lock.l_type=F_WRLCK)
                            printf("write lock set by %d\n",getpid());
                     else if(lock.l_type=F_UNLCK)
                            printf("release lock set by %d\n",getpid());
                     return;
              }
/*判断文件是否可以上锁*/
                     fcntl(fd,F_GETLK,&lock);
/*判断文件不能上锁原因*/
                     if(lock.l_type!=F_UNLCK)
                     {
/*该文件已有写入锁*/
                            if(lock.l_type==F_RDLCK)
                            printf("read lock already set by %d\n",lock.l_pid());
/*该文件已有读取锁*/
                   else if(lock.l_type=F_WRLCK)
                            printf("write already lock set by %d\n", lock.l_pid ());
                            getchar();
                     }
              }
}
/*fcntl_write.c测试文件写入锁函数部分*/
#include<unistd.h>
#include<sys/file.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(void)
{
       int fd;
       fd=open("hello",O_RDWR|O_CREAT,0666);
       if(fd<0)
       {
              perror("open");
              exit(1);
       }
       lock_set(fd,F_WRLCK);
       getchar();
       lock_set(fd,F_UNLCK);
       getchar();
       close(fd);
       exit(0);
}