C3 文件IO：APUE笔记

C3：文件IO

1 引言

　　本章描述的函数被成为不带缓冲的IO，涉及5个函数，分别时

　　open、read、write、lseek、close。

2 文件描述符

　　文件描述符为非负整数，取值范围为0 ～ OPEN_MAX - 1，调用open、create返回参数路径的文件描述符，可以作为传递给read、write。

　　可使用shell命令查询系统对OPEN_MAX定义，grep -rn --col OPEN_MAX /usr/include

　　linux三个特殊的文件描述符：

　　0：标准读，STDIN_FILENO，该常亮在unistd.h中定义

　　1：标准写，STDOUT_FILENO

　　2：标准错误，STDERR_FILENO

3 函数open与openat

　　该方法可以打开或者创建一个文件，头文件 fctnl.h

 1 /* Open FILE and return a new file descriptor for it, or -1 on error.
 2    OFLAG determines the type of access used.  If O_CREAT or O_TMPFILE is set
 3    in OFLAG, the third argument is taken as a `mode_t', the mode of the
 4    created file.
 5 
 6    This function is a cancellation point and therefore not marked with
 7    __THROW.  */
 8 #ifndef __USE_FILE_OFFSET64
 9 extern int open (const char *__file, int __oflag, ...) __nonnull ((1));
10 #else
11 # ifdef __REDIRECT
12 extern int __REDIRECT (open, (const char *__file, int __oflag, ...), open64)
13      __nonnull ((1));
14 # else
15 #  define open open64
16 # endif
17 #endif
18 
19 #ifdef __USE_ATFILE
20 /* Similar to `open' but a relative path name is interpreted relative to
21    the directory for which FD is a descriptor.
22 
23    NOTE: some other `openat' implementation support additional functionality
24    through this interface, especially using the O_XATTR flag.  This is not
25    yet supported here.
26 
27    This function is a cancellation point and therefore not marked with
28    __THROW.  */
29 # ifndef __USE_FILE_OFFSET64
30 extern int openat (int __fd, const char *__file, int __oflag, ...)
31      __nonnull ((2));
32 # else
33 #  ifdef __REDIRECT
34 extern int __REDIRECT (openat, (int __fd, const char *__file, int __oflag,
35                 ...), openat64) __nonnull ((2));
36 #  else
37 #   define openat openat64
38 #  endif
39 # endif
40 # ifdef __USE_LARGEFILE64
41 extern int openat64 (int __fd, const char *__file, int __oflag, ...)
42      __nonnull ((2));
43 # endif
44 #endif

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 　　各参数释义如下：

　　path：打开或者创建文件的名字。

　　oflag：用于指定操作类型，如下：

 

常量	释义
O_RDONLY	只读打开
O_WRONLY	只写打开
O_RDWR	读写打开
O_EXEC	只执行打开
O_SEARCH	只搜索打开（仅应用于目录）
O_APPEND	写文件时，追加到文件末尾
O_CLOEXEC	把FD_CLOEXEC设置为文件描述符标志
O_CREATE	创建文件，参数mode用于指定访问权限
O_DIRECTORY	如果path不是目录，则出错
O_EXCL	测试文件是否存在。不能与O_CREAT公用，否则会报错
O_NOCTTY	如果path是终端设备，则不降该设计分配为此进场的控制终端
O_NOFOLLOW	如果path是符号链接，则出错
O_NONBLOCK	如果path时FIFO、块特殊文件、字符特殊文件，则将本次打开操作及后续IO操作设置为非阻塞
O_SYNC	每次write等待IO操作完成
O_TRUNK	文件存在，且为写打开（包括只写、读写），则将文件长度截断为0。即写指针移位到0
O_TTY_INIT
O_DSYNC	write等待IO操作完成，如果写操作不影响读取刚写入的数据，则不需要等待文件属性被更新
O_RSYNC	read操作等待，直至所有对文件同一部分挂起的写操作都完成

　　

　　openat与open区别如下：

• 　　如果openat的path是绝对文件名，则fd参数被忽略，openat等同于open
• 　　path参数是相对文件名，fd指定了相对路径名的文件描述符，fd参数通过打开相对路径名所在的目录获取文件。
• 　　path指定相对路径名，fd参数具有特殊值AT_FDCWD，则路径名表示为当前目录获取，在操作上与open函数类似。

4 函数creat

　　创建一个新文件，头文件fcntl.h

 1 /* Create and open FILE, with mode MODE.  This takes an `int' MODE
 2    argument because that is what `mode_t' will be widened to.
 3 
 4    This function is a cancellation point and therefore not marked with
 5    __THROW.  */
 6 #ifndef __USE_FILE_OFFSET64
 7 extern int creat (const char *__file, mode_t __mode) __nonnull ((1));
 8 #else
 9 # ifdef __REDIRECT
10 extern int __REDIRECT (creat, (const char *__file, mode_t __mode),
11                creat64) __nonnull ((1));
12 # else
13 #  define creat creat64
14 # endif
15 #endif
16 #ifdef __USE_LARGEFILE64
17 extern int creat64 (const char *__file, mode_t __mode) __nonnull ((1));
18 #endif

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　　等价于open(path, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNK, mode)

5 函数close

　　关闭一个打开的文件，头文件 unistd.h

1 /* Close the file descriptor FD.
2 
3    This function is a cancellation point and therefore not marked with
4    __THROW.  */
5 extern int close (int __fd);

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　　关闭一个文件会释放该进程加在文件上的所以记录锁。

　　当一个进场终止时，内核会自动关闭它打开的所有文件，很多程序利用这一功能而不显示调用close关闭文件。

6 函数lseek

　　操作文件偏移量，头文件 unistd.h

 1 /* Move FD's file position to OFFSET bytes from the
 2    beginning of the file (if WHENCE is SEEK_SET),
 3    the current position (if WHENCE is SEEK_CUR),
 4    or the end of the file (if WHENCE is SEEK_END).
 5    Return the new file position.  */
 6 #ifndef __USE_FILE_OFFSET64
 7 extern __off_t lseek (int __fd, __off_t __offset, int __whence) __THROW;
 8 #else
 9 # ifdef __REDIRECT_NTH
10 extern __off64_t __REDIRECT_NTH (lseek,
11                  (int __fd, __off64_t __offset, int __whence),
12                  lseek64);
13 # else
14 #  define lseek lseek64
15 # endif
16 #endif

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　　参数whence释义如下：

　　取值为SEEK_SET，则将文件偏移量设置为距离文件开始处offset个字节

　　取值为SEECK_CUR，则将文件偏移量设置为当前值加上offset，offset可正可负

　　取值为SEEK_END，则将文件偏移量设置为文件长度加上offset，offset可正可负