BLP chapter3:file(system call)

Low-Level File Access

open:打开,或者创建一个文件或设备;
#include <sys/types.h>  //定义了系统设置的数据类型.
#include <sys/stat.h>   //定义了由stat()函数返回的数据类型
#include <fcntl.h>      //定义了文件控制的选项
int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
int creat(const char *pathname, mode_t mode);
creat相当于使用了O_CREAT | OWRONLY | O_TRUNC的open;

返回值:open如果成功则返回一个最小的未使用的文件描述符(非负整数)以供后续的系统调用使用,如果失败则返回-1,并设置全局变量errno表明具体的错误类型.

flags:参数必需包含以下访问模式的其中之一:O_RDONLY,O_WRONLY,O_RDWR;
flags可以额外包含以下文件创建模式和文件状态模式的0个或多个:

O_CREAT:如果必要则创建文件,使用mode_t 指定的访问权限;
O_EXCL:必需和O_CREAT一起使用,(否则行为是未定义的),确保open调用的原子性,即保证只有一个程序创建此文件,若文件已存在则open返回错误;pathname不允许是symbolic-link,open将失败.
O_TRUNC:清空文件内容;
O_NOCTTY：如果路径名指向终端设备，不要把这个设备用作本进程的控制终端.
O_APPEND:在文件末尾追加内容;当多个进程同时对NFS使用此标志的时候将导致文件损坏.
O_ASYNC:当输入输出就绪的时候产生一个信号(默认SIGIO,可由fcntl控制),只能用于terminals,pseudo-terninals,sockets,pipes和FIFO.(2.6)
O_CLOEXEC:当执行exec的时候关闭此文件描述符.常用于多线程的环境,避免竞争.(2.6.23)
O_DIRECT:尽量减少本文件的缓存.(2.4.10)
O_DIRECTORY:如果路径不是一个目录则open将失败.此标志是linux特有的,为了防止对FIFO和磁带设备调用opendir进行DOS.(2.1.126)
O_NOFOLLOW:如果pathname是symbolic-link,则open失败.
O_SYNC:同步IO,所有对此文件的write都会阻塞调用进程.

mode:指定文件创建时的权限,此设定将和shell umask的反相与决定最终文件的权限(mode & ~mask)
S_IRWXU:00700 S_IRUSR:00400 S_IWUSR:00200 S_IXUSR:00100
S_IRWXG:00070 S_IRGRP:00040 S_IWGRP:00020 S_IXGRP:00010
S_IRWXO:00007 S_IROTH:00004 S_IWOTH:00002 S_IXOTh:00001

lseek:重定位文件读写位置。
＃include <unistd.h>   //定义了系统的标准符号常量和类型
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
whence有如下几种:
SEEK_SET:偏移量设置为offset
SEEK_CUR:偏移量设置为当前位置加上offset
SEEK_END:偏移量设置为文件长度加上offset
lseek函数允许偏移量超过文件末尾(此时文件大小不会变化),如果以后在这个位置写如数据,中间的空间将用'/0'填补.
返回值:成功则返回从文件开始处到当前位置的偏移值,否则返回-1,并设置errno.

close:终止文件描述符和文件的对应关系
#include <unistd.h>
int close(int fd);
返回值:成功返回0,否值-1,并设置errno.

ioctl:提供了控制设备的行为和配置的接口
#include <unistd.h>
int ioctl(int fd, int cmd, ...);
将执行由cmd指定的功能,对不同的设备可以查询相应的man.
返回值:成功返回非负整数,否则返回-1,并设置errno.

write:
#include <unistd.h>
size_t write(int fd, const void *buf, size_t nbytes);
从buf中向指定的文件描述符写nbytes
返回值:返回值是实际写入的字节数,可以比指定的nbytes少,发生错误则返回-1,并设置全局变量errno指名具体的错误.

read:
#include <unistd.h>
int read(int fd, void *buf, size_t nbytes);
从fd指定的文件中读取nbytes并写入buf指定的缓冲区.
返回值:返回实际写入的字节,可以少于指定的nbytes.返回0则表示到达了文件末尾.错误则返回-1,并设置全局变量errno.

fstat,stat,lstat:
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
int fstat(int fd, struct stat *buf);
int stat(const char *path, struct stat *buf);
int lstat(const char *path, struct stat *buf);
fstat把fd对应文件的状态结构存放在buf指定的地方;
stat和lstat把path指定的文件状态结构存放在buf指定的地方.他们的不同是如果path指定的文件是一个symbolic-link则lstat返回链接本身的状态而stat则返回链接指向文件的状态.
文件状态结构如下
struct stat {
               dev_t     st_dev;     /* ID of device containing file */
               ino_t     st_ino;     /* inode number */
               mode_t    st_mode;    /* protection */
               nlink_t   st_nlink;   /* number of hard links */
               uid_t     st_uid;     /* user ID of owner */
               gid_t     st_gid;     /* group ID of owner */
               dev_t     st_rdev;    /* device ID (if special file) */
               off_t     st_size;    /* total size, in bytes */
               blksize_t st_blksize; /* blocksize for file system I/O */
               blkcnt_t  st_blocks;  /* number of 512B blocks allocated */
               time_t    st_atime;   /* time of last access */
               time_t    st_mtime;   /* time of last modification */
               time_t    st_ctime;   /* time of last status change */
           };

以下定义的POSIX宏使用st_mode域检查文件类型:
           S_ISREG(m)  is it a regular file?
           S_ISDIR(m)  directory?
           S_ISCHR(m)  character device?
           S_ISBLK(m)  block device?
           S_ISFIFO(m) FIFO (named pipe)?
           S_ISLNK(m)  symbolic link? (Not in POSIX.1-1996.)
           S_ISSOCK(m) socket? (Not in POSIX.1-1996.)
      
The following flags are defined for the st_mode field:

           S_IFMT     0170000   bit mask for the file type bit fields
           S_IFSOCK   0140000   socket
           S_IFLNK    0120000   symbolic link
           S_IFREG    0100000   regular file
           S_IFBLK    0060000   block device
           S_IFDIR    0040000   directory
           S_IFCHR    0020000   character device
           S_IFIFO    0010000   FIFO
           S_ISUID    0004000   set UID bit
           S_ISGID    0002000   set-group-ID bit (see below)
           S_ISVTX    0001000   sticky bit (see below)
返回值:成功返回0,错误返回-1,并设置errno.

dup,dup2:
#include <unistd.h>
int dup(int oldfd);
int dup2(int oldfd, int newfd);
dup复制oldfd为当前最小未使用的文件描述符;dup2复制oldfd到newfd.复制的两个文件描述符共享文件偏移和文件状态标志.但是他们不共享文件描述符标志,复制的文件描述符的close-on-exec(FD_CLOEXEC)标志将会被关闭.
返回值:成功返回新描述符,否则返回-1,并设置errno.