Linux系统编程2

umask

umask可用来设定[权限掩码]。[权限掩码]是由3个八进制的数字所组成，将现有的存取权限减掉权限掩码后，即可产生建立文件时预设的权限。

linux创建文件文件默认权限为644，目录默认权限为755，默认权限掩码为022。

open函数

定义

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int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);

头文件

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#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

参数

1、pathname：

相对该文件的绝对路径

2、flags：

flags参数表示打开文件所采用的操作

  • O_RDONLY：只读模式
  • O_WRONLY：只写模式
  • O_RDWR：可读可写

以上三个参数是必须的，下边的选项是选用的，使用时需要与必选参数|起来，如O_RDONLY|O_CREAT

  • O_APPEND 表示追加，如果原来文件里面有内容，则这次写入会写在文件的最末尾。

  • O_CREAT 如果指定文件不存在，则创建这个文件 fd = open("./2.txt",O_RDONLY|O_CREAT,0644);

  • O_EXCL 表示如果要创建的文件已存在，则出错，同时返回 -1，并且修改 errno 的值。

  • O_TRUNC 表示截断，如果文件存在，并且以只写、读写方式打开，则将其长度截断为0。

  • O_NOCTTY 如果路径名指向终端设备，不要把这个设备用作控制终端。

  • O_NONBLOCK 如果路径名指向 FIFO/块文件/字符文件，则把文件的打开和后继 I/O设置为非阻塞模式（nonblocking mode）

3、mode:

mode参数表示设置文件访问权限的初始值，和用户掩码umask有关,用于创建文件时使用，即第二个参数flags为O_CREAT时才有用

返回值

正常则返回一个整数，即文件描述符（int型），出现错误返回-1，并且errno被设置成对应的值

常见错误：

  • 打开文件不存在
  • 以写方式打开只读文件
  • 以只写或读写方式打开目录，只能用只读方式打开目录

read和write函数

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#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
// 参数：文件描述符，缓冲区指针，缓冲区大小

成功：返回读到的字节数

错误，返回-1，设置errno为对应值

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// write() 将从 buf 开始的缓冲区中写入 count 个字节到文件描述符 fd 引用的文件。
#include <unistd.h>
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
// count为要写入的字节数

使用read和write实现cp操作

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

int main()
{
	char buf[1024];
	int n;  //每次读到的字节数
	int fd_rd = open("./1.txt",O_RDONLY);
	int fd_wr = open("./2.txt",O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0644);
	if(fd_rd == -1)
	{
		perror("open read_txt error");//输出错误提示，并输出strerror(errno)的系统错误信息
		exit(1);
	}
	if(fd_wr == -1)
	{
		perror("open write_txt error"); 
		exit(1);
	}
	// 先把数据读入缓冲区
	while( (n = read(fd_rd,&buf,sizeof(buf))) != 0)
	{
        if(n<0)
        {
            perror("read error");
            break;
		}
		write(fd_wr, buf, n); //这里是n

	}
	close(fd_rd);
	close(fd_wr);
	return 0;
}

文件描述符

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PCB进程控制块，本质是结构体。其中有个指针变量，指向文件描述符表。

文件描述符表是一个数组，其中的下标0、1、2、….1023就是文件描述符，而数组中存的是每个文件的每个文件结构体file的指针。

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struct file
{
	文件的偏移量
	文件的访问权限
	文件的打开标志
    文件在内核缓冲区的首地址
	....
}

其中

0-STDIN_FILENO

1-STDOUT_FILENO

2-STDERR_FILENO

阻塞和非阻塞

读常规文件是不会阻塞的，不管读多少字节，read 一定会在有限的时间内返回。从终端设备或网络读则不一定，如果从终端输入的数据没有换行符，调用 read 读终端设备就会阻塞，如果网络上没有接收到数据包，调用 read 从网络读就会阻塞，至于会阻塞多长时间也是不确定的，如果一直没有数据到达就一直阻塞在那里。同样，写常规文件是不会阻塞的，而向终端设备或网络写则不一定。
产生阻塞的场景。设备文件、读网络文件

/dev/tty —–终端文件 open("/dev/tty,O_RDWR|O_NONBLOCK")

fcntl函数

获取文件状态：F_GETFL int flags = fctl(0,F_GETFL)

设置文件状态：F_SETFL fcntl(STDIN_FILENO,F_SETFL,flags)

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int main()
{
	char buf[10];
	int flags,n;
	if((flags = fcntl(STDIN_FILENO,F_GETFL))==-1) //获取stdin属性信息
	{
		perror("fcntl error");
		exit(1);
	}

	flags |= O_NONBLOCK;  //增加O_NONBLOCK位信息
	int ret;
	if((ret = fcntl(STDIN_FILENO,F_SETFL,flags))==-1)  //设置标准输入文件为非阻塞状态
	{
		perror("fcntl set error");
		exit(1);
	}

tryagain:
	n = read(STDIN_FILENO,buf,10);
	if(n<0) //当以非阻塞状态读文件时，如果缓冲区中没有数据，则返回-1，同时设置errno为EGAIN，因此这样判断

	{
		if(errno != EAGAIN)		{
			perror("read /dev/tty");
			exit(1);
		}
		sleep(3);
		write(STDOUT_FILENO, "try again\n", strlen("try again\n")); //向标准输出中写入try again，表示一次尝试
		goto tryagain;
	}
	//如果从缓冲区中读到数据，就写入标准输出文件中
	write(STDOUT_FILENO,buf,n);
	return 0;
}

lseek函数

Linux系统中使用系统函数来修改文件偏移量（读写位置）

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#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

参数whence

SEEK_SET: 　　从文件头部开始偏移offset个字节。

SEEK_CUR： 　从文件当前读写的指针位置开始，增加offset个字节的偏移量。

SEEK_END： 　文件偏移量设置为文件的大小加上偏移量字节。

返回值

成功：返回值是较文件起始位置向后的偏移量

失败：返回-1

注意：打开文件后，文件的读和写使用同一个偏移位置

应用场景：

  • 文件打开后，文件的读和写使用同一个偏移位置

  • 使用lseek获取文件大小

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <fcntl.h>
int main(int agrc, char *argv[])
{
	int fd = open(argv[1],O_RDWR);
	if(fd==-1)
	{
		perror("open error");
		exit(1);
	}

	int len = lseek(fd, 0, SEEK_END);  //获取文件大小，单位：字节
	printf("length=%d\n",len);
	return 0;
}
  • 使用lseek拓展文件大小；要想使文件大小真正改变，必须使用IO操作
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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <fcntl.h>
int main(int agrc, char *argv[])
{
	int fd = open(argv[1],O_RDWR);
	if(fd==-1)
	{
		perror("open error");
		exit(1);
	}

	int len = lseek(fd, 100, SEEK_END); //len增加100,此时ls -l Read.txt其大小没变
	printf("length=%d\n",len);
	write(fd,"\0",1);   // 调用IO操作，写入磁盘。此时才发生变化
	return 0;
}

使用act -A Read.txt查看文件，包括特殊字符

也可以使用truncate函数直接拓展，truncate(char *path, off_t length)

如果文件以前大于此大小，则多余的数据将丢失。 如果之前的文件较短，则会扩展它，扩展部分读取为空字节（’\0’）。