Unix用户态下的文件操作接口

基本文件I/O函数

#include <unistd.h>

int open(int filedes, int filestate, ...); // 失败返回-1， 成功返回文件描述符
int close(int filedes);
int lseek(int filedes, int offset, int fromwhere); // 随机访问文件，失败返回-1，成功返回文件当前偏移量
int read(int filedes, char *buf, int bufsize); // 失败返回-1，成功则返回实际读入的字节数
int write(int filedes, const char *buf, int bufsize); // 失败返回-1，成功则返回实际写入的字节数

调用 open 函数时，需要指定文件的打开状态标记：

O_RDONLY 只读
O_WRONLY 只写
O_RDWR 读写
O_APPEND 当以写标记打开文件时，以追加到文件末尾的方式写文件
O_TRUNC 当以写标记打开文件时，文件将被截短，这也是默认方式
O_CREAT 若文件不存在则创建它
O_EXCL 若同时指定了O_CREAT，而文件已经存在，则会出错（EEXIST）
O_NONBLOCK 以非阻塞方式打开文件（仅对FIFO、块特殊文件和字符特殊文件有效）

调用 lseek 函数时，我们需要指定相对偏移位置：

SEEK_SET 从文件开始位置计算偏移
SEEK_CUR 从文件当前位置开始计算偏移
SEEK_END 从文件末尾开始计算偏移

内核用于I/O的数据结构

fd标志指文件描述符标志，文件描述符标志指示进程退出时是否会关闭文件描述符。

如果有需要，我们可以复制文件描述符，它们有不同的数值，但都指向同一个文件表。文件描述符复制函数声明如下：

#include <unistd.h>

int dup(int filedes); // 成功则返回复制的文件描述符，失败返回-1
int dup2(int filedes, int filedes1); // 该函数将文件描述符复制为指定值，返回值同上

复制后的数据结构如下：

fcntl

#include <fcntl.h>

int fcntl(int filedes, int cmd, ...); // 成功的返回值依赖于cmd，失败则返回-1

fcntl函数提供5种功能

复制一个现有的描述符(F_DUPFD)

dup(fd) 等价于 fcntl(fd, F_DUPFD, 0); dup2(fd, newfd) 等价于 close(newfd); fcntl(fd, F_DUPFD, newfd); 若成功返回新复制的文件描述符
获得/设置文件描述符标记(F_GETFD/F_SETFD)

当前仅定义了一个文件描述符标记：FD_CLOEXEC
获得/设置文件状态标志(F_GETFL/F_SETFL)

F_GETFL：返回当前的文件状态标志 F_SETFL：设置文件状态标志，可设置的状态标志包括： O_APPEND、O_NONBLOCK、O_SYNC、O_DSYNC ...
获得/设置异步I/O所有权(F_GETOWN/F_SETOWN)
获得/设置记录锁(F_GETLK、F_SETLK、F_SETLKW) 用于文件记录锁

示例程序（相当于cat命令）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

static const int s_buffSize = 4028;
char buff[s_buffSize];

int main(int argc, char* argv[])
{
    int n = 0;
    while ((n=read(STDIN_FILENO, buff, s_buffSize)) > 0)
    {
        if (write(STDOUT_FILENO, buff, n) != n)
        {
            printf("write error! pid=%d\n", getpid());
            exit(1);
        }
    }
}

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