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【Linuxamp;Unix--open/close/write/read系统调用】

时间：2018-10-01 21:19:43

个人学习整理。如有不足之处，请不吝不吝赐教。

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系列博文：

Linux&Unix学习第一弹 -- 文件描写叙述符与权限

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

//open -- 打开或创建文件int open (const char *path, /*pathname*/int flags, /*flags*/mode_t perms /*permissions (when creating)*/) ;

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

//creat -- 创建或清空文件int creat (const char *path, /*pathname*/mode_t perms/*permissions*/); 

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：

close系统调用

函数原型及解释

//close -- 关闭文件描写叙述符 int close (int fd/*file descriptor*/);

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

//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*/ ); 

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。

//writeallssize_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;elsereturn -1;}nwritten += n;}while(nwritten < nbyte);return nwritten;}

read系统调用

函数原型及解释

//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*/ ); 

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。

//readallssize_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;elsereturn -1;}nread += n;}while(nread < nbyte);return nread;}

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