https://blog.csdn.net/hjhcs121/article/details/7460738
read()函数
2011-03-23 16:28:37| 分类: linux | 标签: |字号大中小 订阅
read
函数从打开的设备或文件中读取数据。
#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)。 read函数返回时,返回值说明了buf中前多少个字节是刚读上来的。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,后面socket编程部分会详细讲解。
write
函数向打开的设备或文件中写数据。
#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写常规文件时,write的返回值通常等于请求写的字节数 count,而向终端设备或网络写则不一定。
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。
现在明确一下阻塞(Block)这个概念。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:
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。
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。
下面这个小程序从终端读数据再写回终端。
例 28.2. 阻塞读终端
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main(void) {
char buf[10];
int n;
n = read(STDIN_FILENO, buf, 10);
if (n < 0) {
perror("read STDIN_FILENO");
exit(1);
}
write(STDOUT_FILENO, buf, n);
return 0; }
执行结果如下:
$ ./a.out hello(回车) hello
$ ./a.out hello world(回车) hello
worl$ d bash: d: command not found
第一次执行a.out的结果很正常,而第二次执行的过程有点特殊,现在分析一下:
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。
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。
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。
如果在open一个设备时指定了O_NONBLOCK标志,read/write就不会阻塞。以read为例,如果设备暂时没有数据可读就返回-1,同时置errno为EWOULDBLOCK(或者EAGAIN,这两个宏定义的值相同),表示本来应该阻塞在这里(would block,虚拟语气),事实上并没有阻塞而是直接返回错误,调用者应该试着再读一次(again)。这种行为方式称为轮询(Poll),调用者只是查询一下,而不是阻塞在这里死等,这样可以同时监视多个设备:
while(1) {
非阻塞read(设备1);
if(设备1有数据到达)
处理数据;
非阻塞read(设备2);
if(设备2有数据到达)
处理数据;
...
}
如果
read(设备1)
是阻塞的,那么只要设备1没有数据到达就会一直阻塞在设备1的
read
调用上,即使设备2有数据到达也不能处理,使用非阻塞I/O就可以避免设备2得不到及时处理。
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(这称为Tight Loop),而是每延迟等待一会儿来查询一下,以免做太多无用功,在延迟等待的时候可以调度其它进程执行。
while(1) {
非阻塞read(设备1);
if(设备1有数据到达) 处理数据;
非阻塞read(设备2);
if(设备2有数据到达) 处理数据;
... sleep(n);
}
这样做的问题是,设备1有数据到达时可能不能及时处理,最长需延迟n秒才能处理,而且反复查询还是做了很多无用功。以后要学习的select(2)函数可以阻塞地同时监视多个设备,还可以设定阻塞等待的超时时间,从而圆满地解决了这个问题。
以下是一个非阻塞I/O的例子。目前我们学过的可能引起阻塞的设备只有终端,所以我们用终端来做这个实验。程序开始执行时在0、1、2文件描述符上自动打开的文件就是终端,但是没有O_NONBLOCK标志。所以就像例 28.2 “阻塞读终端”一样,读标准输入是阻塞的。我们可以重新打开一遍设备文件/dev/tty(表示当前终端),在打开时指定
O_NONBLOCK标志。
例 28.3. 非阻塞读终端
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#define MSG_TRY "try again\n"
int main(void) {
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(1);
write(STDOUT_FILENO, MSG_TRY, strlen(MSG_TRY));
goto tryagain;
}
perror("read /dev/tty");
exit(1);
}
write(STDOUT_FILENO, buf, n);
close(fd);
return 0;
}
以下是用非阻塞I/O实现等待超时的例子。既保证了超时退出的逻辑又保证了有数据到达时处理延迟较小。
例 28.4. 非阻塞读终端和等待超时
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#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);
return 0;
}
https://blog.csdn.net/hhhlizhao/article/details/71552588
1、write()
函数定义:ssize_t write (int fd, const void * buf, size_t count);
函数说明:write()会把参数buf所指的内存写入count个字节到参数放到所指的文件内。
返回值:如果顺利write()会返回实际写入的字节数。当有错误发生时则返回-1,错误代码存入errno中。
附加说明:
(1)write()函数返回值一般无0,只有当如下情况发生时才会返回0:write(fp, p1+len, (strlen(p1)-len)中第三参数为0,此时write()什么也不做,只返回0。man手册给出的write()返回值的说明如下:
(2)write()函数从buf写数据到fd中时,若buf中数据无法一次性读完,那么第二次读buf中数据时,其读位置指针(也就是第二个参数buf)不会自动移动,需要程序员编程控制,
而不是简单的将buf首地址填入第二参数即可。如可按如下格式实现读位置移动:write(fp, p1+len, (strlen(p1)-len)。 这样write第二次循环时变会从p1+len处写数据到fp, 之后的也
由此类推,直至(strlen(p1)-len变为0。
(3)在write一次可以写的最大数据范围内(貌似是BUFSIZ ,8192),第三参数count大小最好为buf中数据的大小,以免出现错误。(经过笔者再次试验,write一次能够写入的并不只有8192这么多,笔者尝试一次写入81920000,结果也是可以,看来其一次最大写入数据并不是8192,但内核中确实有BUFSIZ这个参数,具体指什么还有待研究)
以下通过一个例子具体说明write函数用法
- #include <string.h>
- #include <stdio.h>
- #include <fcntl.h>
- int main()
- {
- charchar *p1 = "This is a c test code";
- volatile int len = 0;
- int fp = open("/home/test.txt", O_RDWR|O_CREAT);
- for(;;)
- {
- int n;
- if((n=write(fp, p1+len, (strlen(p1)-len)))== 0) //if((n=write(fp, p1+len, 3)) == 0)
- { //strlen(p1) = 21
- printf("n = %d \n", n);
- break;
- }
- len+=n;
- }
- return 0;
- }
此程序中的字符串"This is a c test code"有21个字符,经笔者亲自试验,若write时每次写3个字节,虽然可以将p1中数据写到fp中,但文件test.txt中会带有很多乱码。唯一正确的做法还是将第三参数设为(strlen(p1) - len,这样当write到p1末尾时(strlen(p1) - len将会变为0,此时符合附加说明(1)中所说情况,write返回0, write结束。
2、read()
函数定义:ssize_t read(int fd, void * buf, size_t count);
函数说明:read()会把参数fd所指的文件传送count 个字节到buf 指针所指的内存中。
返回值:返回值为实际读取到的字节数, 如果返回0, 表示已到达文件尾或是无可读取的数据。若参数count 为0, 则read()不会有作用并返回0。
注意:read时fd中的数据如果小于要读取的数据,就会引起阻塞。