Linux fcntl函数详解
功能描述：fcntl函数可以用来对已打开的文件描述符进行各种控制操作以改变已打开文件的的各种属性
文件控制函数 fcntl -- file control
头文件
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
函数原型
int fcntl(int fd, int cmd); int fcntl(int fd, int cmd, long arg); int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);
描述
fcntl()针对(文件)描述符提供控制.参数fd是被参数cmd操作(如下面的描述)的描述符.
针对cmd的值,fcntl能够接受第三个参数（arg）
fcntl函数有5种功能
1.复制一个现有的描述符（cmd=F_DUPFD）.
2.获得／设置文件描述符标记(cmd=F_GETFD或F_SETFD).
3.获得／设置文件状态标记(cmd=F_GETFL或F_SETFL).
4.获得／设置异步I/O所有权(cmd=F_GETOWN或F_SETOWN).
5.获得／设置记录锁(cmd=F_GETLK,F_SETLK或F_SETLKW).
cmd 选项
F_DUPFD 返回一个如下描述的(文件)描述符:
（1）最小的大于或等于arg的一个可用的描述符
（2）与原始操作符一样的某对象的引用
（3）如果对象是文件(file)的话,返回一个新的描述符,这个描述符与arg共享相同的偏移量(offset)
（4）相同的访问模式(读,写或读/写)
（5）相同的文件状态标志(如:两个文件描述符共享相同的状态标志)
（6）与新的文件描述符结合在一起的close-on-exec标志被设置成交叉式访问execve(2)的系统调用
F_GETFD 取得与文件描述符fd联合close-on-exec标志,类似FD_CLOEXEC.
如果返回值和FD_CLOEXEC进行与运算结果是0的话,文件保持交叉式访问exec(),否则如果通过exec运行的话,文件将被关闭(arg被忽略)
F_SETFD 设置close-on-exec旗标。该旗标以参数arg的FD_CLOEXEC位决定。
F_GETFL 取得fd的文件状态标志,如同下面的描述一样(arg被忽略)
F_SETFL 设置给arg描述符状态标志,可以更改的几个标志是：O_APPEND， O_NONBLOCK，O_SYNC和O_ASYNC。
F_GETOWN 取得当前正在接收SIGIO或者SIGURG信号的进程id或进程组id,进程组id返回成负值(arg被忽略)
F_SETOWN 设置将接收SIGIO和SIGURG信号的进程id或进程组id,进程组id通过提供负值的arg来说明,否则,arg将被认为是进程id
命令字(cmd)F_GETFL和F_SETFL的标志如下面的描述:
O_NONBLOCK 非阻塞I/O ; 如果read(2)调用没有可读取的数据,或者如果write(2)操作将阻塞,read或write调用返回-1和EAGAIN错误
O_APPEND 强制每次写(write)操作都添加在文件大的末尾,相当于open(2)的O_APPEND标志
O_DIRECT 最小化或去掉reading和writing的缓存影响.系统将企图避免缓存你的读或写的数据.
如果不能够避免缓存,那么它将最小化已经被缓存了的数 据造成的影响.如果这个标志用的不够好,将大大的降低性能
O_ASYNC 当I/O可用的时候,允许SIGIO信号发送到进程组,例如:当有数据可以读的时候
注意：在修改文件描述符标志或文件状态标志时必须谨慎，先要取得现在的标志值，然后按照希望修改它，最后设置新标志值。不能只是执行F_SETFD或F_SETFL命令，这样会关闭以前设置的标志位。
例子：
//设置socket为非阻塞模式(套接字立即返回，不管I/O是否完成，该函数所在的线程会继续运行) fcntl(fd,F_SETFL,fcntl(fd,F_GETFD,0)|O_NONBLOCK); //F_SETFL 设置给arg描述符状态标志,可以更改的几个标志是：O_APPEND， O_NONBLOCK，O_SYNC和O_ASYNC。 //F_GETFL 取得fd的文件状态标志,如同下面的描述一样(arg被忽略) //O_NONBLOCK 非阻塞I/O;
fcntl的返回值
与命令有关。如果出错，所有命令都返回－1，如果成功则返回某个其他值。
下列三个命令有特定返回值：
F_DUPFD,F_GETFD,F_GETFL以及F_GETOWN。
第一个返回新的文件描述符，第二个返回相应标志，最后一个返回一个正的进程ID或负的进程组ID。
一：第一种类似于dup操作，在这里不做举例。（fcnlt(oldfd, F_DUPFD, 0) <==>dup2(oldfd, newfd)）
二：设置close-on-exec旗标
在此函数中创建子进程，调用execl
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> int main() { pid_t pid; //以追加的形式打开文件 int fd = fd = open("test.txt", O_TRUNC | O_RDWR | O_APPEND | O_CREAT, 0777); if(fd < 0) { perror("open"); return -1; } printf("fd = %d\n", fd); fcntl(fd, F_SETFD, 0);//关闭fd的close-on-exec标志 write(fd, "hello c program\n", strlen("hello c program!\n")); pid = fork(); if(pid < 0) { perror("fork"); return -1; } if(pid == 0) { printf("fd = %d\n", fd); int ret = execl("./main", "./main", (char *)&fd, NULL); if(ret < 0) { perror("execl"); exit(-1); } exit(0); } wait(NULL); write(fd, "hello c++ program!\n", strlen("hello c++ program!\n")); close(fd); return 0; }
main测试函数
int main(int argc, char *argv[]) { int fd = (int)(*argv[1]);//描述符 printf("fd = %d\n", fd); int ret = write(fd, "hello linux\n", strlen("hello linux\n")); if(ret < 0) { perror("write"); return -1; } close(fd); return 0; }
执行后文件结果：
[root@centOS5 class_2]# cat test.txt
hello c program
hello linux
hello c++ program!
三：用命令F_GETFL和F_SETFL设置文件标志，比如阻塞与非阻塞
#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <string.h> /**********************使能非阻塞I/O******************** *int flags; *if(flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0) < 0) *{ * perror("fcntl"); * return -1; *} *flags |= O_NONBLOCK; *if(fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0) *{ * perror("fcntl"); * return -1; *} *******************************************************/ /**********************关闭非阻塞I/O****************** flags &= ~O_NONBLOCK; if(fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0) { perror("fcntl"); return -1; } *******************************************************/ int main() { char buf[10] = {0}; int ret; int flags; //使用非阻塞io if(flags = fcntl(STDIN_FILENO, F_GETFL, 0) < 0) { perror("fcntl"); return -1; } flags |= O_NONBLOCK; if(fcntl(STDIN_FILENO, F_SETFL, flags) < 0) { perror("fcntl"); return -1; } while(1) { sleep(2); ret = read(STDIN_FILENO, buf, 9); if(ret == 0) { perror("read--no"); } else { printf("read = %d\n", ret); } write(STDOUT_FILENO, buf, 10); memset(buf, 0, 10); } return 0; }
四：设置异步IO
五：设置获取记录锁
结构体flock的指针：
struct flcok { short int l_type; /* 锁定的状态*/ //这三个参数用于分段对文件加锁，若对整个文件加锁，则：l_whence=SEEK_SET,l_start=0,l_len=0; short int l_whence;/*决定l_start位置*/ off_t l_start; /*锁定区域的开头位置*/ off_t l_len; /*锁定区域的大小*/ pid_t l_pid; /*锁定动作的进程*/ };
_type 有三种状态:
F_RDLCK 建立一个供读取用的锁定
F_WRLCK 建立一个供写入用的锁定
F_UNLCK 删除之前建立的锁定
l_whence 也有三种方式:
SEEK_SET 以文件开头为锁定的起始位置。
SEEK_CUR 以目前文件读写位置为锁定的起始位置
SEEK_END 以文件结尾为锁定的起始位置。
#include "filelock.h" /* 设置一把读锁 */ int readLock(int fd, short start, short whence, short len) { struct flock lock; lock.l_type = F_RDLCK; lock.l_start = start; lock.l_whence = whence;//SEEK_CUR,SEEK_SET,SEEK_END lock.l_len = len; lock.l_pid = getpid(); // 阻塞方式加锁 if(fcntl(fd, F_SETLKW, &lock) == 0) return 1; return 0; } /* 设置一把读锁 , 不等待 */ int readLocknw(int fd, short start, short whence, short len) { struct flock lock; lock.l_type = F_RDLCK; lock.l_start = start; lock.l_whence = whence;//SEEK_CUR,SEEK_SET,SEEK_END lock.l_len = len; lock.l_pid = getpid(); // 非阻塞方式加锁 if(fcntl(fd, F_SETLK, &lock) == 0) return 1; return 0; } /* 设置一把写锁 */ int writeLock(int fd, short start, short whence, short len) { struct flock lock; lock.l_type = F_WRLCK; lock.l_start = start; lock.l_whence = whence; lock.l_len = len; lock.l_pid = getpid(); //阻塞方式加锁 if(fcntl(fd, F_SETLKW, &lock) == 0) return 1; return 0; } /* 设置一把写锁 */ int writeLocknw(int fd, short start, short whence, short len) { struct flock lock; lock.l_type = F_WRLCK; lock.l_start = start; lock.l_whence = whence; lock.l_len = len; lock.l_pid = getpid(); //非阻塞方式加锁 if(fcntl(fd, F_SETLK, &lock) == 0) return 1; return 0; } /* 解锁 */ int unlock(int fd, short start, short whence, short len) { struct flock lock; lock.l_type = F_UNLCK; lock.l_start = start; lock.l_whence = whence; lock.l_len = len; lock.l_pid = getpid(); if(fcntl(fd, F_SETLKW, &lock) == 0) return 1; return 0; }
