#include <unistd.h> ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count); 返回值:成功返回读取的字节数,出错返回-1并设置errno,如果在调read之前已到达文 件末尾,则这次read返回0
参数 count 是请求读取的字节数,读上来的数据保存在缓冲区 buf 中,同时文件的当前读写位置向后移。注意这个读写位置和使用C标准I/O库时的读写位置有可能不同,这个读写位置是记在内核中的,而使用C标准I/O库时的读写位置是用户空间I/O缓冲区中的位置。比如用 fgetc 读一个字节, fgetc 有可能从内核中预读1024个字节到I/O缓冲区中,再返回第一个字节,这时该文件在内核中记录的读写位置是1024,而在 FILE 结构体中记录的读写位置是1。注意返回值类型是 ssize_t ,表示有符号的 size_t ,这样既可以返回正的字节数、0(表示到达文件末尾)也可以返回负值-1(表示出错)。
有些情况下,实际读到的字节数(返回值)会小于请求读的字节数 count ,例如:
读常规文件时,在读到 count 个字节之前已到达文件末尾。例如,距文件末尾还有30个字节而请求读100个字节,则 read 返回30,下次 read 将返回0。 从终端设备读,通常以行为单位,读到换行符就返回了。 从网络读,根据不同的传输层协议和内核缓存机制,返回值可能小于请求的字节数
#include <unistd.h> ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count); 返回值:成功返回写入的字节数,出错返回-1并设置errno
关于阻塞的问题:
当进程调用一个阻塞的系统函数时,该进程被置于睡眠(Sleep)状态,这时内核调度其它进程运行,直到该进程等待的事件发生了(比如网络上接收到数据包,或者调用 sleep 指定的睡眠时间到了)它才有可能继续运行。与睡眠状态相对的是运行(Running)状态,在Linux内核中,处于运行状态的进程分为两种情况:
1.正在被调度执行。CPU处于该进程的上下文环境中,程序计数器( eip )里保存着该进程的指令地址,通用寄存器里保存着该进程运算过程的中间结果,正在执行该进程的指令,正在读写该进程的地址空间。
2.就绪状态。该进程不需要等待什么事件发生,随时都可以执行,但CPU暂时还在执行另一个进程,所以该进程在一个就绪队列中等待被内核调度。系统中可能同时有多个就绪的进程,那么该调度谁执行呢?内核的调度算法是基于优先级和时间片的,而且会根据每个进程的运行情况动态调整它的优先级和时间片,让每个进程都能比较公平地得到机会执行,同时要兼顾用户体验,不能让和用户交互的进程响应太慢。
读常规文件是不会阻塞的,不管读多少字节, read 一定会在有限的时间内返回。从终端设备或网络读则不一定,如果从终端输入的数据没有换行符,调用 read 读终端设备就会阻塞,如果网络上没有接收到数据包,调用 read 从网络读就会阻塞,至于会阻塞多长时间也是不确定的,如果一直没有数据到达就一直阻塞在那里。同样,写常规文件是不会阻塞的,而向终端设备或网络写则不一定。
下面举几个例子来说明:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> int main() { char buf[10]; int n = read(STDIN_FILENO, buf, 10); if(n < 0){ perror("read STDIN_FILENO"); exit(0); } write(STDOUT_FILENO, buf, n); return 0; }上面的这个运行会有比较有意思的地方出现:
root@wc:~/Codes/Learn/learnReadWrite# ./read Hello World ! Hello Worlroot@wc:~/Codes/Learn/learnReadWrite# d ! d:未找到命令 root@wc:~/Codes/Learn/learnReadWrite#
1. Shell进程创建 a.out 进程, a.out 进程开始执行,而Shell进程睡眠等待 a.out 进程退出。 2. a.out 调用 read 时睡眠等待,直到终端设备输入了换行符才从 read 返回, read 只读走10个字符,剩下的字符仍然保存在内核的终端设备输入缓冲区中。 3. a.out 进程打印并退出,这时Shell进程恢复运行,Shell继续从终端读取用户输入的命令,于是读走了终端设备输入缓冲区中剩下的字符d和换行符,把它当成一条命令解释执行,结果发现执行不了,没有d这个命令。
while(1) { <span style="white-space:pre"> </span>非阻塞read(设备1); <span style="white-space:pre"> </span>if(设备1有数据到达) <span style="white-space:pre"> </span>处理数据; <span style="white-space:pre"> </span>非阻塞read(设备2); <span style="white-space:pre"> </span>if(设备2有数据到达) <span style="white-space:pre"> </span>处理数据; <span style="white-space:pre"> </span>... }非阻塞I/O有一个缺点,如果所有设备都一直没有数据到达,调用者需要反复查询做无用功,如果阻塞在那里,操作系统可以调度别的进程执行,就不会做无用功了。在使用非阻塞I/O时,通常不会在一个 while 循环中一直不停地查询,以免暂用太多的cpu资源。
while(1) { <span style="white-space:pre"> </span>非阻塞read(设备1); <span style="white-space:pre"> </span>if(设备1有数据到达) <span style="white-space:pre"> </span>处理数据; <span style="white-space:pre"> </span>非阻塞read(设备2); <span style="white-space:pre"> </span>if(设备2有数据到达) <span style="white-space:pre"> </span>处理数据; <span style="white-space:pre"> </span>... <span style="white-space:pre"> </span>sleep(n); }
#include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <fcntl.h> #include <errno.h> #include <string.h> #define MSG_RETRY "try again!\n" int main() { char buf[10]; int fd, n; fd = open("/dev/tty", O_RDONLY|O_NONBLOCK); if(fd < 0){ perror("open dev/tty"); exit(1); } tryagain: n = read(fd, buf, 10); if(n < 0){ if(errno == EAGAIN){ sleep(2); write(STDOUT_FILENO, MSG_RETRY, strlen(MSG_RETRY)); goto tryagain; } perror("read dev/tty"); exit(1); } write(STDOUT_FILENO, buf, n); close(fd); return 0; }效果如下所示:
root@wc:~/Codes/Learn/learnReadWrite# ./blockRead try again! try again! try again! wang try again! wang
#define MSG_TRY "try again\n" #define MSG_TIMEOUT "timeout\n" int main(void) { char buf[10]; int fd, n, i; fd = open("/dev/tty", O_RDONLY|O_NONBLOCK); if(fd<0) { perror("open /dev/tty"); exit(1); } for(i=0; i<5; i++) { n = read(fd, buf, 10); if(n>=0) break; if(errno!=EAGAIN) { perror("read /dev/tty"); exit(1); } sleep(1); write(STDOUT_FILENO, MSG_TRY, strlen(MSG_TRY)); } if(i==5) write(STDOUT_FILENO, MSG_TIMEOUT, strlen(MSG_TIMEOUT)); else write(STDOUT_FILENO, buf, n); close(fd) }