linux 的 fcntl.h与unistd.h

时间:2023-01-07 09:36:56
fcntl.h定义了很多宏和open,fcntl函数原型
unistd.h定义了更多的函数原型

close(关闭文件)

表头文件#include<unistd.h>
定义函数int close(int fd);

函数说明当使用完文件后若已不再需要则可使用close()关闭该文件,二
close()会让数据写回磁盘,并释放该文件所占用的资源。参数fd为
先前由open()或creat()所返回的文件描述词。
返回值若文件顺利关闭则返回0,发生错误时返回-1。
错误代码EBADF 参数fd 非有效的文件描述词或该文件已关闭。
附加说明虽然在进程结束时,系统会自动关闭已打开的文件,但仍建议自行
关闭文件,并确实检查返回值。
(系统可能有缓冲,在适当的时候才写入,特别是NFS网络文件系统)

open(打开文件)
表头文件
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
定义函数int open( const char * pathname, int flags);
int open( const char * pathname,int flags, mode_t mode);

函数说明参数pathname 指向欲打开的文件路径字符串。下列是参数flags 所能使用的旗标:
O_RDONLY 以只读方式打开文件
O_WRONLY 以只写方式打开文件
O_RDWR 以可读写方式打开文件。上述三种旗标是互斥的,也就是不可同时使用,
但可与下列的旗标利用OR(|)运算符组合。

O_CREAT 若欲打开的文件不存在则自动建立该文件。
O_EXCL 如果O_CREAT 也被设置,此指令会去检查文件是否存在。文件若不存在则建立该文件,否则将导致打开文件错误。此外,若
O_CREAT与O_EXCL同时设置,并且欲打开的文件为符号连接,则会打开文件失败。
O_NOCTTY 如果欲打开的文件为终端机设备时,则不会将该终端机当成进程控制终端机。
O_TRUNC 若文件存在并且以可写的方式打开时,此旗标会令文件长度清为0,而原来存于该文件的资料也会消失。
O_APPEND 当读写文件时会从文件尾开始移动,也就是所写入的数据会以附加的方式加入到文件后面。
O_NONBLOCK 以不可阻断的方式打开文件,也就是无论有无数据读取或等待,都会立即返回进程之中。
O_NDELAY 同O_NONBLOCK。
O_SYNC 以同步的方式打开文件。
O_NOFOLLOW 如果参数pathname 所指的文件为一符号连接,则会令打开文件失败。
O_DIRECTORY 如果参数pathname 所指的文件并非为一目录,则会令打开文件失败。

O_NOATIME 从linux 2.6.8内核开始,读文件不更新文件最后访问时间
此为Linux2.2以后特有的旗标,以避免一些系统安全问题。参数mode 则有下列数种组合,只有在建立新文件时才会生效,此外真正建文件时的权限会受到umask值所影响,因此该文件权限应该为(mode-umaks)。
S_IRWXU00700 权限,代表该文件所有者具有可读、可写及可执行的权限。
S_IRUSR 或S_IREAD,00400权限,代表该文件所有者具有可读取的权限。
S_IWUSR 或S_IWRITE,00200 权限,代表该文件所有者具有可写入的权限。
S_IXUSR 或S_IEXEC,00100 权限,代表该文件所有者具有可执行的权限。
S_IRWXG 00070权限,代表该文件用户组具有可读、可写及可执行的权限。
S_IRGRP 00040 权限,代表该文件用户组具有可读的权限。
S_IWGRP 00020权限,代表该文件用户组具有可写入的权限。
S_IXGRP 00010 权限,代表该文件用户组具有可执行的权限。
S_IRWXO 00007权限,代表其他用户具有可读、可写及可执行的权限。
S_IROTH 00004 权限,代表其他用户具有可读的权限
S_IWOTH 00002权限,代表其他用户具有可写入的权限。
S_IXOTH 00001 权限,代表其他用户具有可执行的权限。

返回值若所有欲核查的权限都通过了检查则返回0 值,表示成功,只要有一个权限被禁止则返回-1。
错误代码EEXIST 参数pathname 所指的文件已存在,却使用了O_CREAT和O_EXCL旗标。
EACCESS 参数pathname所指的文件不符合所要求测试的权限。
EROFS 欲测试写入权限的文件存在于只读文件系统内。
EFAULT 参数pathname指针超出可存取内存空间。
EINVAL 参数mode 不正确。
ENAMETOOLONG 参数pathname太长。
ENOTDIR 参数pathname不是目录。
ENOMEM 核心内存不足。
ELOOP 参数pathname有过多符号连接问题。
EIO I/O 存取错误。
附加说明使用access()作用户认证方面的判断要特别小心,例如在access()后再作open()空文件可能会造成系统安全上的问题。
范例
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
main()
{
int fd,size;
char s [ ]=”Linux Programmer!\n”,buffer[80];
fd=open(“/tmp/temp”,O_WRONLY|O_CREAT);
write(fd,s,sizeof(s));
close(fd);
fd=open(“/tmp/temp”,O_RDONLY);
size=read(fd,buffer,sizeof(buffer));
close(fd);
printf(“%s”,buffer);
}
执行Linux Programmer!

creat(建立文件)
表头文件
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
定义函数int creat(const char * pathname, mode_tmode);

函数说明参数pathname指向欲建立的文件路径字符串。Creat()相当于使用下列的调用方式调用open(),
open(const char * pathname ,(O_CREAT|O_WRONLY|O_TRUNC));
错误代码关于参数mode请参考open()函数。
返回值creat()会返回新的文件描述词,若有错误发生则会返回-1,并把错
误代码设给errno。
EEXIST 参数pathname所指的文件已存在。
EACCESS 参数pathname 所指定的文件不符合所要求测试的权限
EROFS 欲打开写入权限的文件存在于只读文件系统内
EFAULT 参数pathname 指针超出可存取的内存空间
EINVAL 参数mode 不正确。
ENAMETOOLONG 参数pathname太长。
ENOTDIR 参数pathname为一目录
ENOMEM 核心内存不足
ELOOP 参数pathname有过多符号连接问题。
EMFILE 已达到进程可同时打开的文件数上限
ENFILE 已达到系统可同时打开的文件数上限
附加说明creat()无法建立特别的装置文件,如果需要请使用mkmod()。


dup(复制文件描述词)
表头文件#include<unistd.h>
定义函数int dup (int oldfd);

函数说明dup()用来复制参数oldfd所指的文件描述词,并将它返回。此新的文件描述词和参数oldfd指的是同一个文件,共享所有的锁定、读写位置和各项权限或旗标。例如,当利用lseek()对某个文件描述词作用时,另一个文件描述词的读写位置也会随着改变。不过,文件描述词之间并不共享close-on-exec旗标。
返回值当复制成功时,则返回最小及尚未使用的文件描述词。若有错误则
返回-1,errno会存放错误代码。错误代码EBADF参数fd非有效的文

件描述词,或该文件已关闭。

dup2(复制文件描述词)
表头文件#include<unistd.h>
定义函数int dup2(int odlfd,int newfd);

函数说明dup2()用来复制参数oldfd所指的文件描述词,并将它拷贝至参数newfd后一块返回。若参数newfd为一已打开的文件描述词,则newfd所指的文件会先被关闭。dup2()所复制的文件描述词,与原来的文件描述词共享各种文件状态,详情可参考dup()。
返回值当复制成功时,则返回最小及尚未使用的文件描述词。若有错误则返回-1,errno会存放错误代码。
附加说明dup2()相当于调用fcntl(oldfd,F_DUPFD,newfd);请参考fcntl()。
错误代码EBADF 参数fd 非有效的文件描述词,或该文件已关闭


fcntl(文件描述词操作)
相关函数open,flock
表头文件#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
定义函数int fcntl(int fd , int cmd);
int fcntl(int fd,int cmd,long arg);
int fcntl(int fd,int cmd,struct flock * lock);
函数说明fcntl()用来操作文件描述词的一些特性。参数fd代表欲设置的文件
描述词,参数cmd代表欲操作的指令。
有以下几种情况:
F_DUPFD用来查找大于或等于参数arg的最小且仍未使用的文件描述
词,并且复制参数fd的文件描述词。执行成功则返回新复制的文件
描述词。请参考dup2()。F_GETFD取得close-on-exec旗标。若此旗
标的FD_CLOEXEC位为0,代表在调用exec()相关函数时文件将不会关
闭。
F_SETFD 设置close-on-exec 旗标。该旗标以参数arg 的
FD_CLOEXEC位决定。
F_GETFL 取得文件描述词状态旗标,此旗标为open()的参数
flags。
F_SETFL 设置文件描述词状态旗标,参数arg为新旗标,但只允许
O_APPEND、O_NONBLOCK和O_ASYNC位的改变,其他位的改变将不受影
响。
F_GETLK 取得文件锁定的状态。
F_SETLK 设置文件锁定的状态。此时flcok 结构的l_type 值必须是
F_RDLCK、F_WRLCK或F_UNLCK。如果无法建立锁定,则返回-1,错误
代码为EACCES 或EAGAIN。
F_SETLKW F_SETLK 作用相同,但是无法建立锁定时,此调用会一直
等到锁定动作成功为止。若在等待锁定的过程中被信号中断时,会
立即返回-1,错误代码为EINTR。参数lock指针为flock 结构指针,
定义如下
struct flcok
{
short int l_type;
short int l_whence;
off_t l_start;
off_t l_len;
pid_t l_pid;
};
l_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。
返回值成功则返回0,若有错误则返回-1,错误原因存于errno.
flock(锁定文件或解除锁定)
相关函数open,fcntl
表头文件#include<sys/file.h>
定义函数int flock(int fd,int operation);
函数说明flock()会依参数operation所指定的方式对参数fd所指的文件做各
种锁定或解除锁定的动作。此函数只能锁定整个文件,无法锁定文
件的某一区域。
参数operation有下列四种情况:
LOCK_SH 建立共享锁定。多个进程可同时对同一个文件作共享锁
定。
LOCK_EX 建立互斥锁定。一个文件同时只有一个互斥锁定。
LOCK_UN 解除文件锁定状态。
LOCK_NB 无法建立锁定时,此操作可不被阻断,马上返回进程。通
常与LOCK_SH或LOCK_EX 做OR(|)组合。
单一文件无法同时建立共享锁定和互斥锁定,而当使用dup()或fork
()时文件描述词不会继承此种锁定。
返回值返回0表示成功,若有错误则返回-1,错误代码存于errno。
fsync(将缓冲区数据写回磁盘)
相关函数sync
表头文件#include<unistd.h>
定义函数int fsync(int fd);
函数说明fsync()负责将参数fd所指的文件数据,由系统缓冲区写回磁盘,以
确保数据同步。
返回值成功则返回0,失败返回-1,errno为错误代码。

lseek(移动文件的读写位置)
表头文件#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
定义函数off_t lseek(int fildes,off_t offset ,int whence);

函数说明每一个已打开的文件都有一个读写位置,当打开文件时通常其读写
位置是指向文件开头,若是以附加的方式打开文件(如O_APPEND),
则读写位置会指向文件尾。当read()或write()时,读写位置会随之
增加,lseek()便是用来控制该文件的读写位置。参数fildes 为已
打开的文件描述词,参数offset 为根据参数whence来移动读写位置
的位移数。
参数whence为下列其中一种:
SEEK_SET 参数offset即为新的读写位置。
SEEK_CUR 以目前的读写位置往后增加offset个位移量。
SEEK_END 将读写位置指向文件尾后再增加offset个位移量。
当whence 值为SEEK_CUR 或SEEK_END时,参数offet允许负值的出
现。
下列是教特别的使用方式:
1) 欲将读写位置移到文件开头时:lseek(int
fildes,0,SEEK_SET);
2) 欲将读写位置移到文件尾时:lseek(int fildes,
0,SEEK_END);
3) 想要取得目前文件位置时:lseek(int fildes,0,SEEK_CUR);
返回值当调用成功时则返回目前的读写位置,也就是距离文件开头多少个
字节。若有错误则返回-1,errno 会存放错误代码。
附加说明Linux系统不允许lseek()对tty装置作用,此项动作会令lseek
()返回ESPIPE。
范例参考本函数说明


read(由已打开的文件读取数据)
定义函数ssize_t read(int fd,void * buf ,size_t count);

函数说明read()会把参数fd 所指的文件传送count个字节到buf指针所指的内
存中。若参数count为0,则read()不会有作用并返回0。返回值为实
际读取到的字节数,如果返回0,表示已到达文件尾或是无可读取的
数据,此外文件读写位置会随读取到的字节移动。
附加说明如果顺利read()会返回实际读到的字节数,最好能将返回值与参数
count 作比较,若返回的字节数比要求读取的字节数少,则有可能
读到了文件尾、从管道(pipe)或终端机读取,或者是read()被信号
中断了读取动作。当有错误发生时则返回-1,错误代码存入errno
中,而文件读写位置则无法预期。
错误代码EINTR 此调用被信号所中断。
EAGAIN 当使用不可阻断I/O 时(O_NONBLOCK),若无数据可读取则
返回此值。
EBADF 参数fd 非有效的文件描述词,或该文件已关闭。
范例参考open()。
sync(将缓冲区数据写回磁盘)
相关函数fsync
表头文件#include<unistd.h>
定义函数int sync(void)
函数说明sync()负责将系统缓冲区数据写回磁盘,以确保数据同步。
返回值返回0。
write(将数据写入已打开的文件内)
定义函数ssize_t write (int fd,const void * buf,size_t count);

函数说明write()会把参数buf所指的内存写入count个字节到参数fd所指的文
件内。当然,文件读写位置也会随之移动。
返回值如果顺利write()会返回实际写入的字节数。当有错误发生时则返
回-1,错误代码存入errno中。
错误代码EINTR 此调用被信号所中断。
EAGAIN 当使用不可阻断I/O 时(O_NONBLOCK),若无数据可读取则
返回此值。
EADF 参数fd非有效的文件描述词,或该文件已关闭。
范例请参考open()。

Fork

传统方式下,Fork创建一个子进程,并为子进程创建一个父进程地址空间的拷贝。然而,由于许多子进程在创建之后通常马上会执行系统调用exec,所以父进程地址空间的复制可能没有必要,从而造成效率和内存的极大浪费。因此,就产生了一种称为“写时复制”的技术。

现在是写时复制

写时复制允许子进程与父进程在开始时共享同一页面。但这些页面被标记为“写时复制”,即如果任何一个进程需要对页进行写操作,就会创建这个共享页的拷贝。例如,假设子进程试图修改含有部分栈的页,且操作系统能够识别出该页为写时复制页,则操作系统就会创建该页的一个拷贝,并将它映射的子进程的地址空间里。这样,子进程修改的就是其复制的页,而不是父进程的页。采用写时复制技术,只有被进程所修改的页才会复制,而所有非修改的页可为父进程和子进程共享。注意,并不是所有的页都标记为写时复制,只有可能修改的页才需要标记为写时复制,对不能修改的页,如代码页,可谓父进程和子进程所共享。

Vfork(Virtual memory fork)

Vfork不同于写时复制的fork。对于vfork,父进程会挂起,以确保子进程先运行。子进程使用父进程的地址空间。由于vfork不使用写时复制,因此如果子进程修改地址空间的任何页,这些修改在父进程重启时都是可见的。所以,vfork必须小心使用,以确保子进程不会修改父进程的地址空间。Vfork主要用于在进程创建后立即调用exec的情况,这样既没有出现复制页,也不会修改父进程的地址空间,所以是一种很有效的进程创建方法。

char *getcwd(char *buf, size_t size);
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <limits.h>

#ifndef PATH_MAX
#define PATH_MAX 255
#endif

int main(){
char workdir[PATH_MAX];
if(!getcwd(workdir,PATH_MAX))
  perror("couldn't get current work directory!\n");
else
  printf("workdir = %s\n",workdir);
return 0;
}

long pathconf(char *path, int name);
int chdir(const char* path);
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <limits.h>
#include <stdlib.h>

int main(){
char *workdir;
long path_max;

if((path_max = pathconf("/",_PC_PATH_MAX)) == -1){
  perror("couldn't get _PC_PATH_MAX!\n");
  return -1;
}
printf("path_max is %d\n",path_max);

if((workdir = (char *)malloc(path_max)) == NULL){
  perror("couldn't allocate memory for the workdir!\n");
  return -1;
}
if(getcwd(workdir,path_max) == NULL){
  perror("couldn't get current work directory!\n");
  return -1;
}

printf("current dir is %s\n",workdir);

if(chdir("..") == -1){
  perror("change directory error!\n");
  return -1;
}
if(getcwd(workdir,path_max) == NULL){
  perror("couldn't get current work directory!\n");
  return -1;
}

printf("current dir is %s\n",workdir);

free(workdir);
return 0;
}

int rmdir(const char * pathname);

int chown(const char *path, uid_t owner, gid_t group);
int fchown(int fd, uid_t owner, gid_t group);
int lchown(const char *path, uid_t owner, gid_t group);
int unlink(const char *pathname);
int link(const char *oldpath, const char *newpath);
int symlink(const char *oldpath, const char *newpath); //Symbolic links软连接

char * ttyname(int fd);
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <limits.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

int main(int argc,char *argv[]){
char * tty_out;

if( (tty_out = ttyname(STDOUT_FILENO) ) == NULL){
  perror("cannot get tty name\n");
  return -1;
}
printf("STDOUT_FILENO tty name is :%s\n",tty_out);
return 0;
}

void usleep(unsigned long usec);毫秒

pid_t getpid(void);
pid_t getppid(void);
uid_t getuid(void);
uid_t geteuid(void);
gid_t getgid(void);
gid_t getegid(void);
int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
int execle(const char *path, const char *arg, ..., char *const envp[]);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);
 
pid_t setsid(void);
 
int lockf(int fd, int cmd, off_t len);
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
int pipe(int pipefd[2]);