《UNIX环境高级编程》笔记--read函数，write函数，lseek函数
1.read函数
调用read函数从文件去读数据，函数定义如下：
- #include <unistd.h>
- ssize_t read(int filedes, void* buff, size_t nbytes);
#include <unistd.h> ssize_t read(int filedes, void* buff, size_t nbytes);成功则返回实际读取的byte数，如果已经达到文件结尾则返回0，出错则返回-1.
2.write函数
调用write函数向打开的文件写入数据，函数定义如下：
- #include <unistd.h>
- ssize_t write(int filedes, void* buff, size_t nbytes);
#include <unistd.h> ssize_t write(int filedes, void* buff, size_t nbytes);成功则返回实际写入的byte数，出错则返回-1.
read和write的buff大小为一个文件block大小时，效率是最高的，在ext4文件系统中，一个文件block大小为4K，一般这个块长存放
在stat结构中，定义如下：
blksize_t st_blksize；
可以使用stat系列函数获取该值。
注意：
使用read，write操作管道，FIFO以及某些设备时，特别是终端，网络和STREAMS，有下列两种性质。
a.一次read操作所返回的数据可能少于所要求的数据，即使还没达到文件尾端也可能是这样。这不是一个错误，应该
继续读该设备。
b.一次write操作的返回值也可能少于指定输出的字节数。这也不是错误，应当继续写余下的数据至该设备。
3.lseek函数
每个打开的文件都有一个关联的“当前偏移量”，用于记录从文件到当前当前位置的偏移字节数，lseek函数是设置这个当前偏移量
的函数，函数的声明如下：
- #include <unistd.h>
- off_t lseek(int filedes, off_t offset, int whence);
#include <unistd.h> off_t lseek(int filedes, off_t offset, int whence);成功则返回新的文件偏移量，失败则返回-1.
如果whence是SEEK_SET，则文件的偏移量设置为文件开始加上offset个字节。
如果whence是SEEK_CUR，则文件的偏移量设置为当前偏移量开始加上offset个字节，offset可正可负。
如果whence是SEEK_END，则文件的偏移量设置为文件长度加上offset个字节，offset可正可负。
不是每个文件都能够设置偏移量，有些文件如管道，FIFO或socket，无法设置偏移量，可以使用如下函数测试是否可以设置偏移量，
如果返回-1，则表示不可以。
- off_t currpos;
- currpos = lseek(fd, 0, SEEK_CUR);
off_t currpos; currpos = lseek(fd, 0, SEEK_CUR);
创建一个文件，往文件中写入10个字符，然后再使用lseek定位文件开始加上4个字节的偏移量，然后读取接下来的内容。
- #include <fcntl.h>
- #include <stdio.h>
- int main(void){
- int fd,byteNum,result;
- char wbuf[10] = "123456789";
- char rbuf[10];
- if((fd = open("./a.txt", O_RDWR|O_CREAT|O_EXCL, S_IRUSR|S_IWUSR|S_IXUSR))<0){
- perror("open");
- return -1;
- }
- if((byteNum = write(fd, wbuf, 10))<0){
- perror("write");
- return -1;
- }
- if((result = lseek(fd, 4, SEEK_SET))<0){
- perror("lseek");
- return -1;
- }
- if((byteNum = read(fd, rbuf, 10)) < 0){
- perror("read");
- return -1;
- }
- printf("read content:%s\n",rbuf);
- close(fd);
- return 0;
- }
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
int main(void){
int fd,byteNum,result;
char wbuf[10] = "123456789";
char rbuf[10];
if((fd = open("./a.txt", O_RDWR|O_CREAT|O_EXCL, S_IRUSR|S_IWUSR|S_IXUSR))<0){
perror("open");
return -1;
}
if((byteNum = write(fd, wbuf, 10))<0){
perror("write");
return -1;
}
if((result = lseek(fd, 4, SEEK_SET))<0){
perror("lseek");
return -1;
}
if((byteNum = read(fd, rbuf, 10)) < 0){
perror("read");
return -1;
}
printf("read content:%s\n",rbuf);
close(fd);
return 0;
}运行结果：
read content:56789
如果将偏移量设置为文件开始加上一个负数，调用lseek就会出错。
- #include <fcntl.h>
- #include <stdio.h>
- int main(void){
- int fd,byteNum,result;
- char wbuf[10] = "123456789";
- char rbuf[10];
- if((fd = open("./a.txt", O_RDWR|O_CREAT|O_EXCL, S_IRUSR|S_IWUSR|S_IXUSR))<0){
- perror("open");
- return -1;
- }
- if((byteNum = write(fd, wbuf, 10))<0){
- perror("write");
- return -1;
- }
- if((result = lseek(fd, -1, SEEK_SET))<0){
- perror("lseek");
- return -1;
- }
- if((byteNum = read(fd, rbuf, 10)) < 0){
- perror("read");
- return -1;
- }
- printf("read content:%s\n",rbuf);
- close(fd);
- return 0;
- }
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
int main(void){
int fd,byteNum,result;
char wbuf[10] = "123456789";
char rbuf[10];
if((fd = open("./a.txt", O_RDWR|O_CREAT|O_EXCL, S_IRUSR|S_IWUSR|S_IXUSR))<0){
perror("open");
return -1;
}
if((byteNum = write(fd, wbuf, 10))<0){
perror("write");
return -1;
}
if((result = lseek(fd, -1, SEEK_SET))<0){
perror("lseek");
return -1;
}
if((byteNum = read(fd, rbuf, 10)) < 0){
perror("read");
return -1;
}
printf("read content:%s\n",rbuf);
close(fd);
return 0;
}运行结果：
lseek: Invalid argument
是不是offset就一定不能为负数呢，不一定，只要最终的偏移量不小于0就可以了，看下面的例子。
- #include <fcntl.h>
- #include <stdio.h>
- int main(void){
- int fd,byteNum,result;
- char wbuf[10] = "123456789";
- char rbuf[10];
- if((fd = open("./a.txt", O_RDWR|O_CREAT|O_EXCL, S_IRUSR|S_IWUSR|S_IXUSR))<0){
- perror("open");
- return -1;
- }
- if((byteNum = write(fd, wbuf, 10))<0){
- perror("write");
- return -1;
- }
- if((result = lseek(fd, -4, SEEK_CUR))<0){
- perror("lseek");
- return -1;
- }
- if((byteNum = read(fd, rbuf, 10)) < 0){
- perror("read");
- return -1;
- }
- printf("read content:%s\n",rbuf);
- close(fd);
- return 0;
- }
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
int main(void){
int fd,byteNum,result;
char wbuf[10] = "123456789";
char rbuf[10];
if((fd = open("./a.txt", O_RDWR|O_CREAT|O_EXCL, S_IRUSR|S_IWUSR|S_IXUSR))<0){
perror("open");
return -1;
}
if((byteNum = write(fd, wbuf, 10))<0){
perror("write");
return -1;
}
if((result = lseek(fd, -4, SEEK_CUR))<0){
perror("lseek");
return -1;
}
if((byteNum = read(fd, rbuf, 10)) < 0){
perror("read");
return -1;
}
printf("read content:%s\n",rbuf);
close(fd);
return 0;
}运行结果：
read content:789
如果文件偏移量大于文件长度再写入数据，那么生成的文件就会出现空洞。先往文件写入10个字符，再跳过40960个字符，再写入10个字符。
- #include <fcntl.h>
- #include <stdio.h>
- int main(void){
- int fd,byteNum,result;
- char wbuf[10] = "123456789";
- char rbuf[10];
- if((fd = open("./a.txt", O_RDWR|O_CREAT|O_EXCL, S_IRUSR|S_IWUSR))<0){
- perror("open");
- return -1;
- }
- if((byteNum = write(fd, wbuf, 10))<0){
- perror("write");
- return -1;
- }
- if((result = lseek(fd, 40960, SEEK_END))<0){
- perror("lseek");
- return -1;
- }
- if((byteNum = write(fd, wbuf, 10)) < 0){
- perror("write");
- return -1;
- }
- close(fd);
- return 0;
- }
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
int main(void){
int fd,byteNum,result;
char wbuf[10] = "123456789";
char rbuf[10];
if((fd = open("./a.txt", O_RDWR|O_CREAT|O_EXCL, S_IRUSR|S_IWUSR))<0){
perror("open");
return -1;
}
if((byteNum = write(fd, wbuf, 10))<0){
perror("write");
return -1;
}
if((result = lseek(fd, 40960, SEEK_END))<0){
perror("lseek");
return -1;
}
if((byteNum = write(fd, wbuf, 10)) < 0){
perror("write");
return -1;
}
close(fd);
return 0;
}运行结果：
-rw------- 1 root root 40980 2013-09-09 15:03 a.txt
使用od命令查看文件内容：
root@virtual-machine:~# od -c a.txt
0000000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0
0000020 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0
*
0120000 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 1 2 3 4 5 6
0120020 7 8 9 \0
0120024
空洞的内容全部置为0
查看下文件占用的磁盘大小：
8 -rw------- 1 root root 40980 2013-09-09 15:41 a.txt
文件虽然有40980个字节，只占用了8个block，即8K（这边的block不是文件系统的block，而是kernel block，linux中，
kernel block大小为1K），如果是没有空洞的文件，则占用磁盘大小应该是44K。可见，虽然有空洞，但是实际存储时没
有占用文件大小的磁盘空间。
如果文件以O_APPEND方式打开，但是在写入前lseek到文件的某一个位置，结果会怎样？
- #include <stdio.h>
- #include <fcntl.h>
- int main(void){
- int fd,result;
- char wbuf[5] = "1234";
- if((fd=open("a.txt",O_WRONLY|O_APPEND))<0){
- perror("open");
- return -1;
- }
- if((result = lseek(fd, 2, SEEK_SET)) < 0){
- perror("lseek");
- return -1;
- }
- if((result = write(fd, wbuf, 4))<0){
- perror("write");
- return -1;
- }
- close(fd);
- return 0;
- }
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
int main(void){
int fd,result;
char wbuf[5] = "1234";
if((fd=open("a.txt",O_WRONLY|O_APPEND))<0){
perror("open");
return -1;
}
if((result = lseek(fd, 2, SEEK_SET)) < 0){
perror("lseek");
return -1;
}
if((result = write(fd, wbuf, 4))<0){
perror("write");
return -1;
}
close(fd);
return 0;
}程序执行前a.txt为：123456789
程序执行后a.txt为：
123456789
1234
因为设置为O_APPEND后，内核每次对这种文件写之前，进程当前的偏移量都会设置到文件的末尾。而且lseek和write
合起来是一个原子操作。
在使用lseek函数的时候发现一个问题，如果调用如下：lseek(fd, -2, SEEK_END)，则还是在文件的末尾写入，不知道
为什么。
- #include <stdio.h>
- #include <fcntl.h>
- int main(void){
- int fd,result;
- char wbuf[5] = "1234";
- if((fd=open("a.txt",O_WRONLY|O_APPEND))<0){
- perror("open");
- return -1;
- }
- if((result = lseek(fd, -2, SEEK_END)) < 0){
- perror("lseek");
- return -1;
- }
- if((result = write(fd, wbuf, 4))<0){
- perror("write");
- return -1;
- }
- close(fd);
- return 0;
- }
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
int main(void){
int fd,result;
char wbuf[5] = "1234";
if((fd=open("a.txt",O_WRONLY|O_APPEND))<0){
perror("open");
return -1;
}
if((result = lseek(fd, -2, SEEK_END)) < 0){
perror("lseek");
return -1;
}
if((result = write(fd, wbuf, 4))<0){
perror("write");
return -1;
}
close(fd);
return 0;
}运行结果：
yan@yan-vm:~/ctest$ od -c a.txt
0000000 1 2 3 \n
0000004
yan@yan-vm:~/ctest$ ./a.out
yan@yan-vm:~/ctest$ od -c a.txt
0000000 1 2 3 \n 1 2 3 4
0000010
0000000 1 2 3 \n
0000004
yan@yan-vm:~/ctest$ ./a.out
yan@yan-vm:~/ctest$ od -c a.txt
0000000 1 2 3 \n 1 2 3 4
0000010