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fcntl函数详解

作者:互联网


功能描述:根据文件描述词来操作文件的特性。
文件控制函数          fcntl -- file control
头文件:
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

函数原型:          
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()针对(文件)描述符提供控制.参数fd是被参数cmd操作(如下面的描述)的描述符.            
    针对cmd的值,fcntl能够接受第三个参数(arg)

fcntl函数有5种功能:


  1.复制一个现有的描述符(cmd=F_DUPFD).
   2.获得/设置文件描述符标记(cmd=F_GETFD或F_SETFD).
         3.获得/设置文件状态标记(cmd=F_GETFL或F_SETFL).
         4.获得/设置异步I/O所有权(cmd=F_GETOWN或F_SETOWN).
         5.获得/设置记录锁(cmd=F_GETLK,F_SETLK或F_SETLKW).
 cmd 选项:
        F_DUPFD      返回一个如下描述的(文件)描述符:                            

                 (1)最小的大于或等于arg的一个可用的描述符                          
             (2)与原始操作符一样的某对象的引用               
                       (3)如果对象是文件(file)的话,返回一个新的描述符,这个描述符与arg共享相同的偏移量(offset)                    
           (4)相同的访问模式(读,写或读/写)                          
           (5)相同的文件状态标志(如:两个文件描述符共享相同的状态标志)                            
           (6)与新的文件描述符结合在一起的close-on-exec标志被设置成交叉式访问execve(2)的系统调用                     

             F_GETFD     取得与文件描述符fd联合close-on-exec标志,类似FD_CLOEXEC.如果返回值和FD_CLOEXEC进行与运算结果是0的话,文件保持交叉式访问exec(),                            否则如果通过exec运行的话,文件将被关闭(arg被忽略)                  
             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fd的文件状态标志,如同下面的描述一样(arg被忽略)                    
             F_SETFL     设置给arg描述符状态标志,可以更改的几个标志是:O_APPEND, O_NONBLOCK,O_SYNC和O_ASYNC。
             F_GETOWN 取得当前正在接收SIGIO或者SIGURG信号的进程id或进程组id,进程组id返回成负值(arg被忽略)                    
             F_SETOWN 设置将接收SIGIO和SIGURG信号的进程id或进程组id,进程组id通过提供负值的arg来说明,否则,arg将被认为是进程id
              

命令字(cmd)F_GETFL和F_SETFL的标志如下面的描述:

           
O_NONBLOCK   非阻塞I/O;如果read(2)调用没有可读取的数据,或者如果write(2)操作将阻塞,read或write调用返回-1和EAGAIN错误                                                  O_APPEND             强制每次写(write)操作都添加在文件大的末尾,相当于open(2)的O_APPEND标志         
O_DIRECT   最小化或去掉reading和writing的缓存影响.系统将企图避免缓存你的读或写的数据.
                         如果不能够避免缓存,那么它将最小化已经被缓存了的数 据造成的影响.如果这个标志用的不够好,将大大的降低性能                      
 O_ASYNC     当I/O可用的时候,允许SIGIO信号发送到进程组,例如:当有数据可以读的时候

 注意:在修改文件描述符标志或文件状态标志时必须谨慎,先要取得现在的标志值,然后按照希望修改它,最后设置新标志值。不能只是执行F_SETFD或F_SETFL命令,这样会关闭以前设置的标志位。
fcntl的返回值:  与命令有关。如果出错,所有命令都返回-1,如果成功则返回某个其他值。下列三个命令有特定返回值:F_DUPFD,F_GETFD,F_GETFL以及F_GETOWN。第一个返回新的文件描述符,第二个返回相应标志,最后一个返回一个正的进程ID或负的进程组ID。

一:第一种类似于dup操作,在这里不做举例。(fcnlt(oldfd, F_DUPFD, 0) <==>dup2(oldfd, newfd))
二:设置close-on-exec旗标

在此函数中创建子进程,调用execl

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main()
{
    pid_t pid;
    //以追加的形式打开文件
    int fd = fd = open("test.txt", O_TRUNC | O_RDWR | O_APPEND | O_CREAT, 0777);
    if(fd < 0)
    {
        perror("open");
        return -1;
    }
    printf("fd = %d\n", fd);
    
    fcntl(fd, F_SETFD, 0);//关闭fd的close-on-exec标志

    write(fd, "hello c program\n", strlen("hello c program!\n"));

    pid = fork();
    if(pid < 0)
    {
            perror("fork");
            return -1;
    }
    if(pid == 0)
    {
        printf("fd = %d\n", fd);
        
        int ret = execl("./main", "./main", (char *)&fd, NULL);
        if(ret < 0)
        {
            perror("execl");
            exit(-1);
        }
        exit(0);
    }

    wait(NULL);

    write(fd, "hello c++ program!\n", strlen("hello c++ program!\n"));

    close(fd);

    return 0;
}

main测试函数

int main(int argc, char *argv[])
{
    int fd = (int)(*argv[1]);//描述符
    
    printf("fd = %d\n", fd);

    int ret = write(fd, "hello linux\n", strlen("hello linux\n"));
    if(ret < 0)
    {
        perror("write");
        return -1;
    }

    close(fd);

    return 0;
}

执行后文件结果:

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


三:用命令F_GETFL和F_SETFL设置文件标志,比如阻塞与非阻塞

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>

/**********************使能非阻塞I/O********************
*int flags;
*if(flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0) < 0)
*{
*    perror("fcntl");
*    return -1;
*}
*flags |= O_NONBLOCK;
*if(fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0)
*{
*    perror("fcntl");
*    return -1;
*}
*******************************************************/

/**********************关闭非阻塞I/O******************
flags &= ~O_NONBLOCK;
if(fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0)
{
    perror("fcntl");
    return -1;
}
*******************************************************/

int main()
{
    char buf[10] = {0};
    int ret;
    int flags;
    
    //使用非阻塞io
    if(flags = fcntl(STDIN_FILENO, F_GETFL, 0) < 0)
    {
        perror("fcntl");
        return -1;
    }
    flags |= O_NONBLOCK;
    if(fcntl(STDIN_FILENO, F_SETFL, flags) < 0)
    {
        perror("fcntl");
        return -1;
    }

    while(1)
    {
        sleep(2);
        ret = read(STDIN_FILENO, buf, 9);
        if(ret == 0)
        {
            perror("read--no");
        }
        else
        {
            printf("read = %d\n", ret);
        }
        
        write(STDOUT_FILENO, buf, 10);
        memset(buf, 0, 10);
    }

    return 0;
}

四:设置获取记录锁
结构体flock的指针:
struct flcok
{
   short int l_type; /* 锁定的状态*/
    //这三个参数用于分段对文件加锁,若对整个文件加锁,则:l_whence=SEEK_SET,l_start=0,l_len=0;
   short int l_whence;/*决定l_start位置*/
   off_t l_start; /*锁定区域的开头位置*/
   off_t l_len; /*锁定区域的大小*/
   pid_t l_pid; /*锁定动作的进程*/
};

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。

 #include "filelock.h"
 
 /* 设置一把读锁 */
 int readLock(int fd, short start, short whence, short len) 
 {
     struct flock lock;
     lock.l_type = F_RDLCK;
     lock.l_start = start;
     lock.l_whence = whence;//SEEK_CUR,SEEK_SET,SEEK_END
     lock.l_len = len;
     lock.l_pid = getpid();
 //  阻塞方式加锁
     if(fcntl(fd, F_SETLKW, &lock) == 0)
         return 1;
     
     return 0;
 }
 
 /* 设置一把读锁 , 不等待 */
 int readLocknw(int fd, short start, short whence, short len) 
 {
     struct flock lock;
     lock.l_type = F_RDLCK;
     lock.l_start = start;
     lock.l_whence = whence;//SEEK_CUR,SEEK_SET,SEEK_END
     lock.l_len = len;
     lock.l_pid = getpid();
 //  非阻塞方式加锁
     if(fcntl(fd, F_SETLK, &lock) == 0)
         return 1;
     
     return 0;
 }
 /* 设置一把写锁 */
 int writeLock(int fd, short start, short whence, short len) 
 {
     struct flock lock;
     lock.l_type = F_WRLCK;
     lock.l_start = start;
     lock.l_whence = whence;
     lock.l_len = len;
     lock.l_pid = getpid();
 
     //阻塞方式加锁
     if(fcntl(fd, F_SETLKW, &lock) == 0)
         return 1;
     
     return 0;
 }
 
 /* 设置一把写锁 */
 int writeLocknw(int fd, short start, short whence, short len) 
 {
     struct flock lock;
     lock.l_type = F_WRLCK;
     lock.l_start = start;
     lock.l_whence = whence;
     lock.l_len = len;
     lock.l_pid = getpid();
 
     //非阻塞方式加锁
     if(fcntl(fd, F_SETLK, &lock) == 0)
         return 1;
     
     return 0;
 }
 
 /* 解锁 */
 int unlock(int fd, short start, short whence, short len) 
 {
     struct flock lock;
     lock.l_type = F_UNLCK;
     lock.l_start = start;
     lock.l_whence = whence;
     lock.l_len = len;
     lock.l_pid = getpid();
 
     if(fcntl(fd, F_SETLKW, &lock) == 0)
         return 1;
 
     return 0;
 }

五:设置异步IO还没想好以后实现

标签:fcntl,return,函数,int,lock,whence,详解,fd
来源: https://blog.csdn.net/qq_20853741/article/details/114257168