【Linux&Unix--open/close/write/read系统调用】
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系列博文:
Linux&Unix学习第二弹 -- exec 与 fock 系统调用
Linux&Unix学习第三弹 -- open/close/write/read系统调用
在 Unix/Linux 系统中,文件是一个非常重要的概念,本文将介绍 Linux 中和文件相关的几个重要的系统调用--open-close-write-read 系统调用。
open系统调用
函数原型及解释
<span style="font-family:Courier New;font-size:18px;"><span style="font-family:Courier New;font-size:18px;">//open -- 打开或创建文件 int open ( const char *path, /*pathname*/ int flags, /*flags*/ mode_t perms /*permissions (when creating)*/ ) ;</span></span>
调用 open能够打开一个已经存在的文件(普通文件、特殊文件或命名管道),或创建一个新文件。但它仅仅能创建普通文件(创建特殊文件须要使用 mknod,命名管道使用 mkfifo)。open返回是打开已存在的文件或创建新文件的文件描写叙述符。文件一旦打开,read、 write、 lseek、 close以及其它调用就能够使用其返回的文件描写叙述符。
打开已存在文件
首先我们来看一下 open函数的三个參数。path是已经存在的文件的路径;至于 flags參数。若值为 O_RDONLY ,就以仅仅读方式打开文件。若值为 O_WDONLY,就以仅仅写方式打开文件,若值为 O_RDWR,就以读写方式打开文件;而对于一个已经存在的文件,參数 perms是没实用的。通常将其省略,因此此种情况下 open调用仅仅需两个參数。
open失败的原因非常多,常见的有例如以下两种:
1.没有对应的文件訪问权限
2.路径所指向的文件不存在
创建新文件
前面已经说到。当文件不存在时,open会创建一个新文件(仅能是普通文件),我们仅仅须要用 or操作向 open的 flags參数中增加标志 O_CREAT就可以。这样能够创建一个新的仅仅读文件,可是这没有不论什么意义,由于所创建的新文件没有不论什么可读内容。
因此一般须要 O_CREAT与 O_WRONLY或 O_RDWR一起使用。此时就须要 perms參数了。
比如:
ec_neg1( fd = open(“/home/marc/newfile”,O_RDWR | O_CREAT, PERM_FILE) )
參数 perms仅在创建新文件时有效,对于一个已经存在的文件。它没有不论什么作用。
用户有时须要一个新的、没有不论什么数据的文件,即当文件已经存在,须要将其全部数据清除,并设置文件偏移量为0。标志 O_TRUNC能够实现此功能:
ec_neg1( fd = open(“/home/marc/newfile”,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, PERM_FILE) )
由于 O_TRUNC可以破坏数据。所以仅仅要进程具有写权限,就行清除已存在文件的数据。由于它是写形式的一种。但对于具有 O_RDONLY标志的文件。它就不起作用了。
O_WRONLY| O_CREAT | O_TRUNC这个组合是非经常见的(创建或截短一个具有仅仅写权限的文件),也有专门的相关的系统调用,即 creat系统调用。
creat系统调用
<span style="font-family:Courier New;font-size:18px;"><span style="font-family:Courier New;font-size:18px;">//creat -- 创建或清空文件 int creat ( const char *path, /*pathname*/ mode_t perms /*permissions*/ ); </span></span>
採用 open打开一个已经存在的文件仅仅须要第一个參数和第二个參数(path和 flags)。使用 creat创建新文件仅须要第一个參数和第三个參数(path和 perms)。实际上, creat不过一个宏:
#define creat(path, perms) open(path,O_WRONLY | O_CREAT |O_TRUNC, perms)
当然我们也能够仅使用open 而放弃使用 creat,可是在早期,open仅仅有两个參数,那时creat则无可替代。
关于open的flags參数
除了以上介绍的 open标志外,open还有很多标志。详细的例如以下表所看到的:
标志 |
解释 |
O_RDONLY |
仅仅读方式打开 |
O_WRONLY |
仅仅写方式打开 |
O_RDWR |
读写方式打开 |
O_APPEND |
每次写都追加到文件的尾端 |
O_CREAT |
若文件不存在则创建文件 |
O_DSYNC |
设置同步I/O方式 |
O_EXCL |
假设文件已存在,则出错;必须与O_CREAT一起使用 |
O_NOCTTY |
不将此设备作为控制终端 |
O_NONBLOCK |
不等待命名管道或特殊文件准备好 |
O_RSYNC |
设置同步I/O方式 |
O_SYNC |
设置同步I/O方式 |
O_TRUNC |
将其长度截短为0 |
close系统调用
函数原型及解释
<span style="font-family:Courier New;font-size:18px;"><span style="font-family:Courier New;font-size:18px;">//close -- 关闭文件描写叙述符 int close ( int fd /*file descriptor*/ );</span></span>
通过对 close进行分析,我们会发现close并没有做什么实质工作,它没有刷新不论什么内核缓冲区,而不过使文件描写叙述符能够重用。
如上图,当指向一个打开文件描写叙述的全部文件描写叙述都关闭时。将删除该打开文件描写叙述。
相同的。当指向一个信息节点的全部打开文件描写叙述都被删除时,将删除该内存信息节点。
write系统调用
函数原型及解释
<span style="font-family:Courier New;font-size:18px;"><span style="font-family:Courier New;font-size:18px;">//write -- 向文件描写叙述符写 ssize_t write ( int fd, /*file descriptor*/ const void *buf, /*data to write*/ size_t nbytes /*amount to write*/ ); </span></span>
write系统调用将 buf所指向的缓冲区的 n字节写入 fd 所描写叙述ude打开文件里。
写操作从文件偏移量的当前位置開始运行。而且在完毕之后,文件偏移量将添加所写入的字节数。若写入成功,返回值为已写入的字节数,出错则为 -1。
若设置了O_APPEND标志,写入前文件偏移量自己主动定位到文件的结尾。
本文仅讨论普通文件的写操作。
注:write也用与向管道,特殊文件和套接字写入数据,可是情况会有些不同,这些写操作能够堵塞(如它们可能正在等待可用数据)。假设堵塞了写操作,那么到达的信号会中断其操作。
这样的情况下写操作将返回-1。并将 errno设置为 EINTR。
write的真面目
看了前面的介绍,write似乎仅仅是写入数据,接着返回结果。
实际上并不是如此。
当用户调用 write系统调用时并不运行写操作,紧接着返回数据。它不过将数据传递给内核的缓冲区。
当接收到 write请求时,先确保传入的文件描写叙述符能够使用,接着将数据拷贝到内核中的缓冲区。以后。在某个方便的时候,系统会设法把这部分的数据写入磁盘中。
若发现错误,就会设法在控制台输出错误,可是该进程不会返回这个错误(可能此时其已经终止执行了)。若在系统向磁盘写出这些数据之前,该进程或其它进程试图要读取这些数据,那么系统将从内核缓冲区为你读取这些数据。
总而言之。该进程不知道系统什么时候完毕了请求。也不知道是否完毕了请求。假设在该部分缓冲区的数据写出磁盘之前,有磁盘错误。或者因为某种原因内核停止了,那么你会发现要写的数据根本没有写到磁盘上,即使 write 没有报错。
由此我们能够看出,这是一种延迟写。那么延迟写有哪些我们须要关心的问题呢?
1.不能确定什么时候发生物理写操作
2.一个调用写操作的进程没有得到写错误的通知
3.物理写操作的顺序是无法操作的
writeall函数
writeall是一个很方便有用的函数。当须要确保写入全部的内容时,能够使用此函数。
<span style="font-family:Courier New;font-size:18px;"><span style="font-family:Courier New;font-size:18px;">//writeall ssize_t writeall(int fd, const void *buf, size_t nbyte) { ssize_t nwritten = 0; //总共写出的字符数 sszie_t n; //每次 write 操作写出的字符数 do{ if((n = write(fd, &((const char *)buf)[nwriten], nbyte - nwritten)) == -1) { if(errno == EINTR) //堵塞时持续循环写出 continue; else return -1; } nwritten += n; }while(nwritten < nbyte); return nwritten; }</span></span>
read系统调用
函数原型及解释
<span style="font-family:Courier New;font-size:18px;"><span style="font-family:Courier New;font-size:18px;">//read -- 从文件描写叙述符中读入 ssize_t read ( int fd, /*file descriptor*/ void *buf, /*address to receive data*/ size_t nbytes /*amount to read*/ ); </span></span>
read系统调用与 write相反,它是从 fd所描写叙述的打开文件里读取 buf所指缓冲区中的 n个字节。read从当前文件偏移量開始读数据,而且完毕读操作后,文件偏移量将添加所读字节数。read的返回值是所读字节数、文件结束标志或者错误标志-1。
读操作不受 O_APPEND标志的影响。
假设数据已经不在缓冲区中(因为曾经的I/O操作),进程必须等待内核从磁盘得到数据。
与 write一样,从管道、特殊文件或套接字中读取数据时,read能够堵塞。
此时读操作可能会被信号中断,结果返回值为-1,并把 errno 设置成 EINTR。
readall函数
类比 writeall函数,假设须要读全部的数据,则通过循环调用 read。readall函数就是这种一个很方便有用的函数。
<span style="font-family:Courier New;font-size:18px;"><span style="font-family:Courier New;font-size:18px;">//readall ssize_t readall(int fd, const void *buf, size_t nbyte) { ssize_t nread == 0; //总共读取的字符数 ssize_t n; //每次 read 操作读取的字符数 do{ if((n = read(fd, &((const char *)buf)[nread], nbyte - nread)) == -1) { if(errno == EINTR) //堵塞时持续循环读取 continue; else return -1; } nread += n; }while(nread < nbyte); return nread; }</span></span>
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