《Unix环境高级编程》---系统调用IO

1.简介

Linux系统中的大多数文件I/O只需用到5个函数：open、read、write、lseek以及close。

文件I/O是不带缓冲的I/O，它不是ISO C的组成部分。

2.文件描述符

对于内核而言，所有打开的文件都通过文件描述符引用。

文件描述符是一个非负整数。

文件描述符0、1、2分别关联进程的标准输入、标准输出、标准错误。

在头文件<unistd.h>中，标准输入、标准输出和标准错误分别定义为常量STDIN_FILENO、STDOUT_FILENO和STDERR_FILENO。

3.open函数

#include <fcntl.h>
int open(const char *pathname, int oflag, .../* mode_t mode*/);
// 返回值：若成功则返回文件描述符，若出错则返回-1

• pathname是要打开或创建文件的路径。
• oflag用来说明文件的打开方式，用下列一个或多个常量进行或运算:

    O_RDONLY    // 只读打开
    O_WRONLY    // 只写打开
    O_RDWR      // 读、写打开
    /* 以上必选一个，以下是可选项：*/
    O_APPEND    // 写时追加到文件末尾
    O_CREAT     // 若文件不存在，则创建
    O_EXCL      // 测试文件是否存在，不存在则创建
    O_TRUNC     // 把文件长度截短为0
    O_NOCTTY    // 不作为此进程的控制终端
    O_NONBLOCK  // 非阻塞模式
    O_DSYNC     // 每次write等待物理I/O完成，但不等待文件属性更新
    O_RSYNC     // 每次read都等待对文件同一部分的写操作完成
    O_SYNC      // 每次write等待物理

4.creat函数

#include <unistd.h>
int creat(const char* pathname, mode_t mode);
// 返回值：若成功则返回文件描述符，若出错则返回-1

creat是以只写方式打开所创建的文件。

5.close函数

#include <unistd.h>
int close(int filedes);
// 返回值：若成功则返回0，若出错则返回-1

关闭一个文件时还会释放该进程加在该文件上的所有记录锁。

6.lseek函数

#include <unistd.h>
off_t lseek(int filedes, off_t offset, int whence);
// 返回值：若成功则返回新的文件偏移量，若出错则返回-1

• 若whence是SEEK_SET，则文件的偏移量设置为offset个字节；
• 若whence是SEEK_CUR，则将文件的偏移量设置为当前值加offset个字节；
• 若whence是SEEK_END，则将文件的偏移量设置为文件长度加offset个字节。

7.read函数

#include <unistd.h>
ssize_t read(int filedes, void *buf, size_t nbytes);
// 返回值：若成功则返回读到的字节数，若已到文件结尾则返回0，若出错则返回-1

read函数从文件的当前偏移量处开始读，在成功返回之前，该偏移量将增加实际读到的字节数。

8.write函数

#include <unistd.h>
ssize_t write(int filedes, const void *buf, size_t nbytes);
// 返回值：若成功则返回已写的字节数，若出错则返回-1

write函数出错的一个常见原因是：磁盘已写满，或者超过了一个给定进程的文件长度限制。

9.原子操作

#include <unistd.h>
ssize_t pread(int filedes, void *buf, size_t nbytes, off_t offset);
// 返回值：读到的字节数，若已到文件结尾则返回0，若出错则返回-1
ssize_t pwrite(int filedes, const void *buf, size_t nbytes, off_t offset);
// 返回值：若成功则返回已写的字节数，若出错则返回-1

• pread/pwrite相当于顺序调用lseek和read/write，区别在于：多进程同时读写同一个文件时，lseek和read/write操作之间不会被打断。
• open函数的参数O_EXCL也是原子操作，把“检查文件是否存在”和“创建文件”两个操作合成一个整体，保证不会被打断。

10.dup和dup2函数

#include <unistd.h>
int dup(int filedes);
int dup2(int filedes, int filedes2);
// 两函数的返回值：若成功则返回新的文件描述符，若出错则返回-1

• dup返回的新文件描述符一定是当前可用文件描述符的最小值。
• 如果调用dup2时filedes2已打开，则会先将其关闭再打开。
• 如果filedes等于filedes2，则dup2返回filedes2，而不关闭它。

11.sync、fsync和fdatasync函数

#include <unistd.h>
int fsync(int filedes);
int fdatasync(int filedes);
// 返回值：若成功则返回0，若出错则返回-1
void sync(void);

• sync函数只是将所有修改过的块缓冲区排入写队列，然后就返回，不等待实际的写磁盘操作结束。
• fsync函数只对由文件描述符filedes指定的单一文件起作用，并且等待实际的写磁盘操作再返回。
• fdatasync函数类似于fsync，但它只影响文件的数据部分。

最后

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