File I/O

文件I/O

在Unix系统中,文件I/O大多数的使用五大函数来实现&＃xff1a;open&＃xff0c;read&＃xff0c;write&＃xff0c;lseek 和close.

术语unbuffered的意思是每个read或者write函数向内核请求一个系统调用

对于内核而言&＃xff0c;每一个打开的文件都有相应的file descriptors&＃xff08;非负整数&＃xff09;.

open 函数

#include

int open(const char* pathname,int oflag,......,/*  mode_t mode  */);

如果正确返回file descriptor&＃xff0c;否则返回 -1

pathname是文件名的路径&＃xff0c;oflag是option flag&＃xff0c;选项标签这里的选项是宏定义

oflag宏&＃xff1a;

O_RDONLY    只可读

O_WRONLY  只可写

O_RDWR        可读写

O_APPEND    对于每个write函数的写入点从当前文件末尾开始

O_CREAT      如果文件不存在&＃xff0c;就创建这个文件。

当然这个对于open函数使用的选项需要和函数的第三个参数mode一起&＃xff0c;mode用于描述新建文件的权限

O_EXCL      如果使用了O_CREAT宏&＃xff0c;并且这个文件已经存在了&＃xff0c;于是 产生一个错误

O_TURNC   如果文件存在了并且被每一个write或者read函数成功的打开了&＃xff0c;这个选项将“命令“open函数去清空所有文件内容&＃xff0c;使之文本长度为0.

O_NOCTTY  如果pathname提及的是terminal设备&＃xff0c;不允许设备被作为controling terminal 

O_DSYNC   使得write等待每一个物理I/O完成自己的工作&＃xff0c;但是不等待那种不影响读取刚写入的数据的文件

O_RSYNC     在任何write操作对于某一文件的同一部分写入操作完成之前&＃xff0c;让被read操作的file descriptor所指的文件保持等待

/***************
just a demo
***************/
#include"apue.h"
#include"fcntl.h"
#include"stdio.h"int main()
{int file_descriptor &＃61; 0;if(file_descriptor &＃61; open("./text.t",O_RDONLY) <0){printf("open error\nprocess end\n");return 0;}else{printf("open success\n");close(file_descriptor);//if there is not close function ,it would be OK...}return 0;
}

creat 函数

#include

int creat(const char* pathname,mode_t mode);

如果函数成功就返回打开的文件的file descriptor&＃xff0c;否则返回-1

mode &＃xff1a;

 S_IRUSR   用户可读

 S_IWUSR   用户可写

 S_IXUSR   用户可执行

#include
#include
#include#define RWX (S_IRUSR | S_IWUSR | S_IXUSR)int main()
{int file_descriptor &＃61; 0;if((file_descriptor &＃61; creat("./hello.t",RWX)) <0){printf("creat fail\nprocess end");return 0;}else{printf("creat successful\n");}close(file_descriptor);return 0;
}

close函数

#include

int  close(int filedes)

如果成功返回0&＃xff0c;否则返回-1

每个文件都有一个相关的“当前文件偏置”(current file offset)&＃xff0c;通常是一个非负整数。它测量表示的意义是从文件开头到结束的地方这段区域内&＃xff0c;所含字节数。

read函数write函数的读写操作通常从这个offset开始

通常(default情况)&＃xff0c;offset被初始化为0.

lseek函数

#include"unistd.h"//unistd.h - standard symbolic constants and types

off_t lseek(int files,  off_t offset,   int whence)

如果成功返回file offset&＃xff0c;否则返回-1

whence宏&＃xff1a;

SEEK_SET 将文件的offset设置为文件开头

SEEK_CUR将文件的offset设置为当前值加上lseek的第二参数offset的值(offset必须为正数)

SEEK_END将文件的offset设置为文件的大小加上lseek的第二个参数offset的值(offset可正可负)

/*
just a demo for lseek
*/
#include"apue.h"
#include"stdio.h"
#include"unistd.h"
#include"fcntl.h"int main()
{off_t file_off_set &＃61; 0;int file_descriptor &＃61; 0;if((file_descriptor &＃61; open("./text.t",O_RDONLY)) <0){printf("open error\nProcess end\n");return 0;}if((file_off_set &＃61; lseek(file_descriptor,file_off_set,SEEK_CUR)) <0){printf("lseek error\n");return 0;}else{printf("lseek execute successful\nCurent file off-set is %d\n",file_off_set);}return 0;
}

atomic operation微操作

#inlcude
ssize_t pread(int filedes, void * buf,size_t nbytes,off_t offset);

ssize_t pwrite(int filedes,const void*buf,size_t nbytes,off_t offset);

调用pread函数就相当于调用lseek函数之后紧接着调用read函数。这两者几乎是等价的&＃xff0c;除了下面两点情况

1.调用pread的时候&＃xff0c; 没有什么办法可以打断这两者(lseek和read)操作

2.文件指针没有更新

pwrite同理

          简单的说&＃xff0c;atomic operation就是指的一种操作。这种操作可能由其他多种操作组成(multiple step)。

这个atomic operation有个特点&＃xff0c;就是这个atomic operation包含的操作步骤(step)要么都完成&＃xff0c;要么都不

会开始进行。这个atomic operation中不会有其他的操作“夹杂着"发生。

下面是man pwrite 的结果&＃xff1a;

pwrite()  writes  up  to  count  bytes from the buffer

starting at buf to the file descriptor  fd  at  offset     

The file offset is not changed.

         值得注意的是这里的offset 是个定值而不是动态获得的&＃xff0c;也就是说可能覆盖之前的文本内容(亲测&＃xff0c;有这个情况)

如果要动态更新offset达到&＃xff0c;每次都在 “新的文本末尾" 写入数据的话&＃xff0c;那么则需要lseek和SEEK_END来实现更新offset

动态更新的在文本末尾写入数据用pwrite是没有必要的&＃xff0c;lseek&＃43;write就可以了

my source code&＃xff1a;

#include"unistd.h"
int dup(int fd);
int dup2(int fd,int fd2)
对于file descriptor的复制


              These  system calls create a copy of the file descriptor oldfd. dup() uses the lowest-numbered unused descriptor  for the new descriptor.  dup2() makes newfd be the copy of oldfd, closing newfd  first if necessary, but note the following: 
        *  If oldfd is not a valid file descriptor,  then  the call fails, and newfd is not closed.    
        *  If  oldfd is a valid file descriptor, and newfd has the same value as oldfd, then dup2() does  nothing,  and returns newfd.

#include"apue.h"
#include"unistd.h"
#include"fcntl.h"
int main()
{int file_descriptor &＃61; 0;int duped_fd &＃61; 0;if((file_descriptor &＃61; open("./text.t",O_RDONLY)) <0){printf("open error\nprocess end\n");return 0;}else{duped_fd &＃61; dup(file_descriptor);printf("The duped file descriptor is %d\n",duped_fd);printf("The file_descritor before dup:%d\n",file_descriptor);}return 0;
}


NAME

       fsync,  fdatasync - synchronize a file&＃39;s in-core state  with storage device

#include int fsync(int fd);#include
int fcntl(int filedes, int cmd,.../*int arg*/);


filedes文件标志符
cmd是参数宏&＃xff0c;总共有十个&＃xff0c;第三章只讨论前面七个&＃xff0c;后面三个再第14章讨论
在秒速记录锁&＃xff08;record locking&＃xff09;的时候&＃xff0c;第三个参数是一个指向结构体的指针
fcntl被用作五种不同的路径
第一&＃xff0c;复制已经存在的文件标志符&＃xff08;descriptor&＃xff09;cmd  &＃61; F_DUP
第二&＃xff0c;设置或者获得文件标识符cmd &＃61; F_GETFD或者 cmd &＃61; F_SETFD
第三&＃xff0c;设置或者获得状态符&＃xff08;status flag&＃xff09; cmd &＃61; F_GETFL或则F_SETFL
status flag: 

     O_RDWR

     O_RDONLY
     O_WRONLY
     O_APPEND
     O_NONBLOCK
     O_SYNC
     O_DSYNC
     O_RSYNC
     O_FSYNC

     O_ASYNC

第四&＃xff0c;设置或则获得异步I/O权限(asynchronous I/O ownership)cmd &＃61; F_GETOWN or cmd &＃61; F_SETOWN
第五&＃xff0c;设置或者获得记录锁(record lock)(cmd &＃61; F_GETLK, or cmd &＃61; F_SETLK)

#include
#include
#include
int main()
{int file_descriptor &＃61; 0;int copy_file_descriptor &＃61; 0;int file_flags &＃61; 0;int ownership &＃61; 0;int temp &＃61; 0;if((file_descriptor &＃61; open("./text.t",O_RDWR)) <0){printf("open error\nProcess end\n");return 0;}printf("file_descriptor is %d\n",file_descriptor);//cmd &＃61; F_DUPFD ,dupliacte the file descriptorif((copy_file_descriptor &＃61; fcntl(file_descriptor,F_DUPFD,0)) <0){printf("fcntl error\nProcess end");return 0;}else{printf("The return value is %d\n",copy_file_descriptor);}//cmd &＃61; F_GETFD, return file descriptor flass for fiedes as the vale of the fucntionif(temp &＃61; fcntl(file_descriptor,F_GETFD) <0){printf("fcntl error\nProcess end\n");return 0;}else{printf("file descriptor is %d\n",temp);}//cmd &＃61; F_GETFL,return file status flags for filedes.if(file_flags &＃61; fcntl(file_descriptor,F_GETFL) <0){printf("fcntl error\nProcess end\n");return 0;}else{switch(file_flags& O_ACCMODE) //& O_ACCMODE){case O_RDWR :printf("file flags is O_RDWR\n");break;case O_RDONLY:printf("file flags is O_RDONLY\n");break;case O_WRONLY:printf("file flags is O_WRONLY\n");break;}if(file_flags&O_APPEND){printf("file flags is O_APPEND\n");} if(file_flags&O_NONBLOCK){printf("file flags is O_NONBLOCK\n");}#if defined(O_SYNC)if(file_flags&O_SYNC){ printf("file flags is O_SYNC\n");}#endif#if defined(O_DSYNC)if(file_flags&O_DSYNC){printf("file flags is O_DSYNC\n");}#endif#if defined(O_FSYNC)if(file_descriptor&O_FSYNC) {printf("file flags is O_FSYNC\n");}#endif#if defined(O_ASYNC)if(file_descriptor& O_ASYNC){printf("file flags is O_ASYNC\n");} #endif#if defined (O_RSYNC)if(file_descriptor&O_RSYNC){printf("file flags is O_RSYNC\n");}#endif}//cmd &＃61; F_GETOWNif(ownership &＃61; fcntl(file_descriptor,F_GETOWN) <0){printf("fcntl error!\nProcess end\n");return 0;}else{printf("file ownership is %d",ownership);}return 0;
}



在 /dev/fd文件夹目录下的文件&＃xff0c;如果被打开&＃xff0c;相当于复制该文件标志符。