三）Unix文件I/O（1）

引言

主要用到5个函数：

open

read

wirte

close

lseek

分为两类：

带缓冲的I/O

不带缓冲的I/O

文件描述符

打开的文件的标识符，非负整数，幻数0，1，2已经被标准化，0表示标准输入，1表示标准输出，2表示标准错误；所以理论上文件描述符应该从3开始；

文件描述符的范围是从0～OPEN_MAX-1，早期的unix采用的上限是19，但现在很多系统都增加到63，后来基本无限；

幻数：为了方便记忆，赋予特定意义的数字。

函数open和openat

int open(const char path, int oflag, …/*mode_t mode/);

int openat(int fd, const char path, int oflag, …/*mode_t mode/);

fd：文件描述符

path：文件路径（绝对路径/相对路径）

oflag：打开方式标识

mode_t：

fd参数将open和openat函数分开，主要分为以下三种情况：

1. path为绝对路径，这种情况下fd将被忽略，open和openat是一样的；

2. path为相对路径，fd指出了相对路径的开始路径；

3. path为相对路径，fd指向当前目录，此时open和openat也是一样的；

函数creat

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

此函数等价与：

open(path, O_WRONLY| O_CREAT| O_TRUNC, mode);

creat的一个不足之处是它以只写方式打开创建的文件。

函数close

int close(int fd);

成功返回0，出错返回-1

关闭一个文件，会释放该进程加在该文件上的所有记录锁，当一个进程终止时，内核会自动关闭它所有的打开文件。

函数lseek

off_t lseek(int fd, offt_t offset, int whence);

返回值：成功返回新的文件偏移量，出错返回-1

对参数offset的解释以来与whence：

- whence=SEEK_SET：将文件的偏移量设置为距文件开始出offset字节处；

- whence=SEEK_CUR：将文件的偏移量设置为当前值加上offset，offset可正可负；

- whence=SEEK_END：将文件的偏移量设置为文件长度加上offset，offset可正可负；

以此可获取当前文件的偏移量：

off_t currpos;

currpos = lseek(fd, 0, SEEK_CUR);

这种方法也可以判断所涉及的文件是否可以设置偏移量，例如文件指向一个管道或者FIFO，则lseek返回-1，并将errno设置为：ESPIPE

注：

- 偏移量在某些设备上可以为负数，但是一般文件都是非负数，所以在处理lseek的返回值时，不要测试它是否小于0，要测试它是否等于-1；

- lseek只处理偏移量，不引起任何I/O

- 文件偏移量可以大于当前文件长度，这样会在下次写入时加长该文件，并在文件中构成一个空洞，这一点是允许的，但是空洞并不要求在磁盘上占用存储区，具体处理方式和文件系统相关；

- lseek的偏移量是用off_t类型表示的，所以各个平台的实现一定一样，现今平台大致使用两组接口处理，一种是32位，一种是64位。一般设为64为；

函数read

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t nbytes)

返回读到的字节数，如果已到文件尾返回0，若出错，返回-1

有多种情况可使读到的字节数少于要求读的字节数：

已读到末尾；

从终端设备读取，每次最多读一行；

从网络读时，可能由于缓冲机制；

从管道或FIFO读时，管道包含的字节少于所需的数量；

从某些面向记录的设备中读，一次最多返回一条记录；

信号中断，已经读了部分数据量；

函数write

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t nbytes);

成功返回写入的字节数，失败返回-1

write出错的常见原因是磁盘空间不够，或者超过了一个给定进程的文件长度限制；