PILE读书笔记

open函数

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

参数说明：

（1）pathname：表示要打开的文件路径

（2）flags：用于指示打开文件的选项，常用的有O_RDONLY、 O_WRONLY和O_RDWR，还有一些选项如下：

O_APPEND：每次进行写操作时，内核都会先定位到文件尾，再执行写操作
O_ASYNC：使用异步I/O模式
O_CLOEXEC：在打开文件的时候，就为文件描述符设置FD_CLOEXEC标志。这是一个新的选项，用于解决在多线程下fork与用fcntl设置FD_CLOEXEC的竞争问题。某些应用使用fork来执行第三方的业务，为了避免泄露已打开文件的内容，那些文件会设置FD_CLOEXEC标志。但是fork与fcntl是两次调用，在多线程下，可能会在fcntl调用前，就已经fork出子进程了，从而导致该文件句柄暴露给子进程
O_CREAT：当文件不存在时，就创建文件
O_DIRECT：对该文件进行直接I/O，不使用VFS Cache
O_DIRECTORY：要求打开的路径必须是目录
O_EXCL：该标志用于确保是此次调用创建的文件，需要与O_CREAT同时使用；当文件已经存在时， open函数会返回失败
O_LARGEFILE：表明文件为大文件
O_NOATIME：读取文件时，不更新文件最后的访问时间
O_NONBLOCK、 O_NDELAY：将该文件描述符设置为非阻塞的（默认都是阻塞的）
O_SYNC：设置为I/O同步模式，每次进行写操作时都会将数据同步到磁盘，然后write才能返回
O_TRUNC：在打开文件的时候，将文件长度截断为0，需要与O_RDWR或O_WRONLY同时使用。在写文件时，如果是作为新文件重新写入，一定要使用O_TRUNC标志，否则可能会造成旧内容依然存在于文件中的错误

（3）mode：只在创建文件时需要，用于指定所创建文件的权限位（还要受到umask环境变量的影响）

lseek函数

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

该函数用于将fd的文件偏移量设置为以whence为起点，偏移为offset的位置。其中whence可以为三个值： SEEK_SET、 SEEK_CUR和SEEK_END，分别表示为“文件的起始位置”、 “文件的当前位置”和“文件的末尾”，而offset的取值正负均可。 lseek执行成功后，会返回新的文件偏移量。文件偏移是基于某个打开文件来说的，一般情况下，读写操作都会从当前的偏移位置开始读写（所以read和write都没有显式地传入偏移量），并且在读写结束后更新偏移量。

返回值：当lseek执行成功时，它会返回最终以文件起始位置为起点的偏移位置。如果出错，则返回-1，同时errno被设置为对应的错误值。也就是说，一般情况下，对于普通文件来说， lseek都是返回非负的整数，但是对于某些设备文件来说，是允许返回负的偏移量。因此要想判断lseek是否真正出错，必须在调用lseek前将errno重置为0，然后再调用lseek，同时检查返回值是否为-1及errno的值。只有当两个同时成立时，才表明lseek真正出错了。

read函数

 ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

read尝试从fd中读取count个字节到buf中，并返回成功读取的字节数，同时将文件偏移向前移动相同的字节数。返回0的时候则表示已经到了“文件尾”。 read还有可能读取比count小的字节数。

使用read进行数据读取时，要注意正确地处理错误，也是说read返回-1时，如果errno为EAGAIN、EWOULDBLOCK或EINTR，一般情况下都不能将其视为错误。因为前两者是由于当前fd为非阻塞且没有可读数据时返回的，后者是由于read被信号中断所造成的。这两种情况基本上都可以视为正常情况。

write函数

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

write尝试从buf指向的地址，写入count个字节到文件描述符fd中，并返回成功写入的字节数，同时将文件偏移向前移动相同的字节数。 write有可能写入比指定count少的字节数。

dup函数

 int dup(int oldfd);

 int dup2(int oldfd, int newfd);

 int dup3(int oldfd, int newfd, int flags);

（1）dup：使用一个最小的未用文件描述符作为复制后的文件描述符。
（2）dup2：使用用户指定的文件描述符newfd来复制oldfd的。如果newfd已经是打开的文件描述符， Linux会先关闭newfd，然后再复制oldfd。
（3）dup3：只有定义了feature宏“_GNU_SOURCE”才可以使用，它比dup2多了一个参数，可以指定标志——不过目前仅仅支持O_CLOEXEC标志，可在newfd上设置O_CLOEXEC标志。定义dup3的原因与open类似，可以在进行dup操作的同时原子地将fd设置为O_CLOEXEC，从而避免将文件内容暴露给子进程。

在写daemon服务程序时，基本上都有这样的流程：首先关闭标准输出stdout、标准出错stderr，然后进行dup操作，将stdout或stderr重定向。但是在多线程程序成为主流以后，由于close和dup操作不是原子的，这就造成了在某些情况下，重定向会失败。因此就引入了dup2将close和dup合为一个系统调用，以保证原子性，然而这依然有问题。大家可以回顾1.2.2节中对O_CLOEXEC的介绍。在多线程中进行fork操作时， dup2同样会有让相同的文件描述符暴露的风险， dup3也就随之诞生了。这三个系统调用看起来有些冗余重复，但实际上它们也是软件工程发展的结果。

sync函数

 void sync(void);

 int fsync(int fd);

 int fdatasync(int fd);

（1）Linux的sync是阻塞调用，并不是说让所有修改过的缓存进入提交队列，并不用等待这个工作完成，这一点和APUE上面是不同的，以这个结论为准

（2）fsync只同步fd指定的文件，并且直到同步完成才返回，它不仅同步数据，还会同步所有被修改过的文件元数据（包括文件的访问权限、上次访问的时间戳、所有者、所有组、文件大小等信息）

（3）fdatasync与fsync类似，但是其只同步文件的实际数据内容，不会影响后面数据操作的元数据

sync、 fsync和fdatasync只能保证Linux内核对文件的缓冲被冲刷了，并不能保证数据被真正写到磁盘上，因为磁盘也有自己的缓存。

stat函数

 #include <sys/types.h>

 #include <sys/stat.h>

 #include <unistd.h>

 int stat(const char *path, struct stat *buf);

 int fstat(int fd, struct stat *buf);

 int lstat(const char *path, struct stat *buf);

（1）stat得到路径path所指定的文件基本信息
（2）fstat得到文件描述符fd指定文件的基本信息
（3）lstat与stat则基本相同，只有当path是一个链接文件时， lstat得到的是链接文件自己本身的基本信息而不是其指向文件的信息

truncate 函数

 #include <unistd.h>

 #include <sys/types.h>

 int truncate(const char *path, off_t length);

 int ftruncate(int fd, off_t length);

（1）truncate截断的是路径path指定的文件
（2）ftruncate截断的是fd引用的文件

“截断”给人的感觉是将文件变短，即将文件大小缩短至length长度。实际上， length可以大于文件本身的大小，这时文件长度将变为length的大小，扩充的内容均被填充为0。需要注意的是，尽管ftruncate使用的是文件描述符，但是其并不会更新当前文件的偏移。

巴特西

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