Linux fcntl函數詳解

本文轉載自查看原文 2013-08-21 17:10 48590 linux編程

功能描述：根據文件描述詞來操作文件的特性。

文件控制函數 fcntl -- file control
頭文件：

#include <unistd.h>

#include <fcntl.h>

函數原型：

int fcntl(int fd, int cmd);

int fcntl(int fd, int cmd, long arg);

int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);

描述：

fcntl()針對(文件)描述符提供控制.參數fd是被參數cmd操作(如下面的描述)的描述符.

　　　　針對cmd的值,fcntl能夠接受第三個參數（arg）

fcntl函數有5種功能：

　　　　 1.復制一個現有的描述符（cmd=F_DUPFD）.

　　 2.獲得／設置文件描述符標記(cmd=F_GETFD或F_SETFD).

3.獲得／設置文件狀態標記(cmd=F_GETFL或F_SETFL).

4.獲得／設置異步I/O所有權(cmd=F_GETOWN或F_SETOWN).

5.獲得／設置記錄鎖(cmd=F_GETLK,F_SETLK或F_SETLKW).

cmd 選項：

F_DUPFD 返回一個如下描述的(文件)描述符:

　　　　　　　　　　（1）最小的大於或等於arg的一個可用的描述符

　　　　　　　　　　　　（2）與原始操作符一樣的某對象的引用

　　　　　　　　（3）如果對象是文件(file)的話,返回一個新的描述符,這個描述符與arg共享相同的偏移量(offset)

　　　　　　　　　　　　（4）相同的訪問模式(讀,寫或讀/寫)

　　　　　　　　　　　　　（5）相同的文件狀態標志(如:兩個文件描述符共享相同的狀態標志)

　　　　　　　　　　　　　（6）與新的文件描述符結合在一起的close-on-exec標志被設置成交叉式訪問execve(2)的系統調用

F_GETFD 取得與文件描述符fd聯合close-on-exec標志,類似FD_CLOEXEC.如果返回值和FD_CLOEXEC進行與運算結果是0的話,文件保持交叉式訪問exec(),　　　　　　否則如果通過exec運行的話,文件將被關閉(arg被忽略)

F_SETFD 設置close-on-exec旗標。該旗標以參數arg的FD_CLOEXEC位決定。

F_GETFL 取得fd的文件狀態標志,如同下面的描述一樣(arg被忽略)

F_SETFL 設置給arg描述符狀態標志,可以更改的幾個標志是：O_APPEND， O_NONBLOCK，O_SYNC和O_ASYNC。
F_GETOWN 取得當前正在接收SIGIO或者SIGURG信號的進程id或進程組id,進程組id返回成負值(arg被忽略)

F_SETOWN 設置將接收SIGIO和SIGURG信號的進程id或進程組id,進程組id通過提供負值的arg來說明,否則,arg將被認為是進程id

命令字(cmd)F_GETFL和F_SETFL的標志如下面的描述:

O_NONBLOCK 非阻塞I/O;如果read(2)調用沒有可讀取的數據,或者如果write(2)操作將阻塞,read或write調用返回-1和EAGAIN錯誤　　　　　　O_APPEND 強制每次寫(write)操作都添加在文件大的末尾,相當於open(2)的O_APPEND標志

O_DIRECT 最小化或去掉reading和writing的緩存影響.系統將企圖避免緩存你的讀或寫的數據.

如果不能夠避免緩存,那么它將最小化已經被緩存了的數據造成的影響.如果這個標志用的不夠好,將大大的降低性能

O_ASYNC 當I/O可用的時候,允許SIGIO信號發送到進程組,例如:當有數據可以讀的時候

注意：在修改文件描述符標志或文件狀態標志時必須謹慎，先要取得現在的標志值，然后按照希望修改它，最后設置新標志值。不能只是執行F_SETFD或F_SETFL命令，這樣會關閉以前設置的標志位。

fcntl的返回值：與命令有關。如果出錯，所有命令都返回－1，如果成功則返回某個其他值。下列三個命令有特定返回值：F_DUPFD,F_GETFD,F_GETFL以及F_GETOWN。第一個返回新的文件描述符，第二個返回相應標志，最后一個返回一個正的進程ID或負的進程組ID。

一：第一種類似於dup操作，在這里不做舉例。（fcnlt(oldfd, F_DUPFD, 0) <==>dup2(oldfd, newfd)）

二：設置close-on-exec旗標

在此函數中創建子進程，調用execl

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 #include <string.h>
 4 
 5 int main()
 6 {
 7     pid_t pid;
 8     //以追加的形式打開文件
 9     int fd = fd = open("test.txt", O_TRUNC | O_RDWR | O_APPEND | O_CREAT, 0777);
10     if(fd < 0)
11     {
12         perror("open");
13         return -1;
14     }
15     printf("fd = %d\n", fd);
16     
17     fcntl(fd, F_SETFD, 0);//關閉fd的close-on-exec標志
18 
19     write(fd, "hello c program\n", strlen("hello c program!\n"));
20 
21     pid = fork();
22     if(pid < 0)
23     {
24             perror("fork");
25             return -1;
26     }
27     if(pid == 0)
28     {
29         printf("fd = %d\n", fd);
30         
31         int ret = execl("./main", "./main", (char *)&fd, NULL);
32         if(ret < 0)
33         {
34             perror("execl");
35             exit(-1);
36         }
37         exit(0);
38     }
39 
40     wait(NULL);
41 
42     write(fd, "hello c++ program!\n", strlen("hello c++ program!\n"));
43 
44     close(fd);
45 
46     return 0;
47 }

main測試函數

 1 int main(int argc, char *argv[])
 2 {
 3     int fd = (int)(*argv[1]);//描述符
 4     
 5     printf("fd = %d\n", fd);
 6 
 7     int ret = write(fd, "hello linux\n", strlen("hello linux\n"));
 8     if(ret < 0)
 9     {
10         perror("write");
11         return -1;
12     }
13 
14     close(fd);
15 
16     return 0;
17 }

執行后文件結果：

[root@centOS5 class_2]# cat test.txt
hello c program
hello linux
hello c++ program!

三：用命令F_GETFL和F_SETFL設置文件標志，比如阻塞與非阻塞

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <sys/types.h>
 3 #include <unistd.h>
 4 #include <sys/stat.h>
 5 #include <fcntl.h>
 6 #include <string.h>
 7 
 8 /**********************使能非阻塞I/O********************
 9 *int flags;
10 *if(flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0) < 0)
11 *{
12 *    perror("fcntl");
13 *    return -1;
14 *}
15 *flags |= O_NONBLOCK;
16 *if(fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0)
17 *{
18 *    perror("fcntl");
19 *    return -1;
20 *}
21 *******************************************************/
22 
23 /**********************關閉非阻塞I/O******************
24 flags &= ~O_NONBLOCK;
25 if(fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0)
26 {
27     perror("fcntl");
28     return -1;
29 }
30 *******************************************************/
31 
32 int main()
33 {
34     char buf[10] = {0};
35     int ret;
36     int flags;
37     
38     //使用非阻塞io
39     if(flags = fcntl(STDIN_FILENO, F_GETFL, 0) < 0)
40     {
41         perror("fcntl");
42         return -1;
43     }
44     flags |= O_NONBLOCK;
45     if(fcntl(STDIN_FILENO, F_SETFL, flags) < 0)
46     {
47         perror("fcntl");
48         return -1;
49     }
50 
51     while(1)
52     {
53         sleep(2);
54         ret = read(STDIN_FILENO, buf, 9);
55         if(ret == 0)
56         {
57             perror("read--no");
58         }
59         else
60         {
61             printf("read = %d\n", ret);
62         }
63         
64         write(STDOUT_FILENO, buf, 10);
65         memset(buf, 0, 10);
66     }
67 
68     return 0;
69 }

四：設置異步IO還沒想好以后實現（呵呵呵。。。。。）

五：設置獲取記錄鎖

結構體flock的指針：

struct flcok

{

　　 short int l_type; /* 鎖定的狀態*/

　　　　//這三個參數用於分段對文件加鎖，若對整個文件加鎖，則：l_whence=SEEK_SET,l_start=0,l_len=0;

　　 short int l_whence;/*決定l_start位置*/

　　 off_t l_start; /*鎖定區域的開頭位置*/

　　 off_t l_len; /*鎖定區域的大小*/

　　 pid_t l_pid; /*鎖定動作的進程*/

};

l_type 有三種狀態:

　　 F_RDLCK 建立一個供讀取用的鎖定

　　 F_WRLCK 建立一個供寫入用的鎖定

F_UNLCK 刪除之前建立的鎖定

l_whence 也有三種方式:

　　SEEK_SET 以文件開頭為鎖定的起始位置。

SEEK_CUR 以目前文件讀寫位置為鎖定的起始位置

SEEK_END 以文件結尾為鎖定的起始位置。

 1 #include "filelock.h"
 2 
 3 /* 設置一把讀鎖 */
 4 int readLock(int fd, short start, short whence, short len) 
 5 {
 6     struct flock lock;
 7     lock.l_type = F_RDLCK;
 8     lock.l_start = start;
 9     lock.l_whence = whence;//SEEK_CUR,SEEK_SET,SEEK_END
10     lock.l_len = len;
11     lock.l_pid = getpid();
12 //  阻塞方式加鎖
13     if(fcntl(fd, F_SETLKW, &lock) == 0)
14         return 1;
15     
16     return 0;
17 }
18 
19 /* 設置一把讀鎖 , 不等待 */
20 int readLocknw(int fd, short start, short whence, short len) 
21 {
22     struct flock lock;
23     lock.l_type = F_RDLCK;
24     lock.l_start = start;
25     lock.l_whence = whence;//SEEK_CUR,SEEK_SET,SEEK_END
26     lock.l_len = len;
27     lock.l_pid = getpid();
28 //  非阻塞方式加鎖
29     if(fcntl(fd, F_SETLK, &lock) == 0)
30         return 1;
31     
32     return 0;
33 }
34 /* 設置一把寫鎖 */
35 int writeLock(int fd, short start, short whence, short len) 
36 {
37     struct flock lock;
38     lock.l_type = F_WRLCK;
39     lock.l_start = start;
40     lock.l_whence = whence;
41     lock.l_len = len;
42     lock.l_pid = getpid();
43 
44     //阻塞方式加鎖
45     if(fcntl(fd, F_SETLKW, &lock) == 0)
46         return 1;
47     
48     return 0;
49 }
50 
51 /* 設置一把寫鎖 */
52 int writeLocknw(int fd, short start, short whence, short len) 
53 {
54     struct flock lock;
55     lock.l_type = F_WRLCK;
56     lock.l_start = start;
57     lock.l_whence = whence;
58     lock.l_len = len;
59     lock.l_pid = getpid();
60 
61     //非阻塞方式加鎖
62     if(fcntl(fd, F_SETLK, &lock) == 0)
63         return 1;
64     
65     return 0;
66 }
67 
68 /* 解鎖 */
69 int unlock(int fd, short start, short whence, short len) 
70 {
71     struct flock lock;
72     lock.l_type = F_UNLCK;
73     lock.l_start = start;
74     lock.l_whence = whence;
75     lock.l_len = len;
76     lock.l_pid = getpid();
77 
78     if(fcntl(fd, F_SETLKW, &lock) == 0)
79         return 1;
80 
81     return 0;
82 }

---恢復內容結束---

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