关于linux 下fcntl()函数的介绍

表头文件 #include <fcntl.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);
　　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.

lock：为flock 结构指针，定义如下struct flock{short int l_type;     //锁定的状态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               };

功能描述：根据文件描述词来操作文件的特性。   用法：   int fcntl(int fd, int cmd); int fcntl(int fd, int cmd, long arg); int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);     参数：   fd：文件描述词。 cmd：操作命令。 arg：供命令使用的参数。 lock：同上。   有以下操作命令可供使用 一.  F_DUPFD ：复制文件描述词 。 二.  FD_CLOEXEC ：设置close-on-exec标志。如果FD_CLOEXEC位是0，执行execve的过程中，文件保持打开。反之则关闭。 三.   F_GETFD ：读取文件描述词标志。 四.   F_SETFD ：设置文件描述词标志。 五.  F_GETFL ：读取文件状态标志。 六.   F_SETFL ：设置文件状态标志。其中O_RDONLY， O_WRONLY， O_RDWR， O_CREAT，  O_EXCL， O_NOCTTY 和 O_TRUNC不受影响，可以更改的标志有 O_APPEND，O_ASYNC， O_DIRECT， O_NOATIME 和 O_NONBLOCK。 七.  F_GETLK, F_SETLK 和 F_SETLKW ：获取，释放或测试记录锁，使用到的参数是以下结构体指针：F_SETLK：在指定的字节范围获取锁（F_RDLCK, F_WRLCK）或者释放锁（F_UNLCK）。如果与另一个进程的锁操作发生冲突，返回 -1并将errno设置为EACCES或EAGAIN。          F_SETLKW：行为如同F_SETLK，除了不能获取锁时会睡眠等待外。如果在等待的过程中接收到信号，会立即返回并将errno置为EINTR。 F_GETLK：获取文件锁信息。 F_UNLCK：释放文件锁。     为了设置读锁，文件必须以读的方式打开。为了设置写锁，文件必须以写的方式打开。为了设置读写锁，文件必须以读写的方式打开。 八. 信号管理 F_GETOWN, F_SETOWN, F_GETSIG 和 F_SETSIG 被用于IO可获取的信号。 F_GETOWN：获取当前在文件描述词 fd上接收到SIGIO 或 SIGURG事件信号的进程或进程组标识 。 F_SETOWN：设置将要在文件描述词fd上接收SIGIO 或 SIGURG事件信号的进程或进程组标识 。 F_GETSIG：获取标识输入输出可进行的信号。 F_SETSIG：设置标识输入输出可进行的信号。 使用以上命令，大部分时间程序无须使用select()或poll()即可实现完整的异步I/O。 九. 租约（ Leases） F_SETLEASE 和 F_GETLEASE 被用于当前进程在文件上的租约。文件租约提供当一个进程试图打开或折断文件内容时，拥有文件租约的进程将会被通告的机制。 F_SETLEASE：根据以下符号值设置或者删除文件租约 1.F_RDLCK设置读租约，当文件由另一个进程以写的方式打开或折断内容时，拥有租约的当前进程会被通告。 2.F_WRLCK设置写租约，当文件由另一个进程以读或以写的方式打开或折断内容时，拥有租约的当前进程会被通告。 3.F_UNLCK删除文件租约。 F_GETLEASE：获取租约类型。 十.文件或目录改变通告 （linux 2.4以上）当fd索引的目录或目录中所包含的某一文件发生变化时，将会向进程发出通告。arg参数指定的通告事件有以下，两个或多个值可以通过或运算组合。 1.DN_ACCESS 文件被访问 (read, pread, readv) 2.DN_MODIFY 文件被修改(write, pwrite,writev, truncate, ftruncate) 3.DN_CREATE 文件被建立(open, creat, mknod, mkdir, link, symlink, rename) 4.DN_DELETE 文件被删除(unlink, rmdir) 5.DN_RENAME 文件被重命名(rename) 6.DN_ATTRIB 文件属性被改变(chown, chmod, utime[s]) 返回说明：   成功执行时，对于不同的操作，有不同的返回值 F_DUPFD： 新文件描述词 F_GETFD：  标志值 F_GETFL：  标志值 F_GETOWN： 文件描述词属主 F_GETSIG： 读写变得可行时将要发送的通告信号，或者0对于传统的SIGIO行为 对于其它命令返回0。 失败返回-1，errno被设为以下的某个值   EACCES/EAGAIN: 操作不被允许，尚未可行 EBADF: 文件描述词无效 EDEADLK: 探测到可能会发生死锁 EFAULT: 锁操作发生在可访问的地址空间外 EINTR: 操作被信号中断 EINVAL： 参数无效 EMFILE: 进程已超出文件的最大可使用范围 ENOLCK: 锁已被用尽 EPERM:权能不允许
struct flock {              short l_type; /* 锁类型： F_RDLCK, F_WRLCK, F_UNLCK */              short l_whence; /* l_start字段参照点： SEEK_SET(文件头), SEEK_CUR(文件当前位置), SEEK_END(文件尾) */              off_t l_start; /* 相对于l_whence字段的偏移量 */              off_t l_len; /* 需要锁定的长度 */              pid_t l_pid; /* 当前获得文件锁的进程标识（F_GETLK） */ };
linux文件设备与I/O：fcntl函数
2009年05月07日 星期四 14:24
可以用fcntl 函数改变一个已打开的文件的属性,可以重新设置读、写、追加、非阻塞等标志(这些标志称为File StatusFlag),而不必重新open 文件。
#include <unistd.h> #include <fcntl.h> int fcntl(int fd, int cmd); int fcntl(int fd, int cmd, long arg); int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);

这个函数和open 一样,也是用可变参数实现的,可变参数的类型和个数取决于前面的cmd 参数。

针对第2个参数，int cmd fcntl函数有五种功能:
• 复制一个现存的描述符(cmd=F_DUPFD)    。
• 获得/设置文件描述符标记(cmd=F_GETFD或F_SETFD)   。
• 获得/设置文件状态标志(cmd=F_GETFL或F_SETFL) 。
• 获得/设置异步I/O有权(cmd=F_GETOWN或F_SETOWN) 。
• 获得/设置记录锁(cmd=F_GETLK,F_SETLK或F_SETLKW)。

我们将涉及与进程表项中各文件描述符相关联的文件描述符标志, 以及每个文件表项中的文件状态标志,

一～复制文件描述符
• F_DUPFD 复制文件描述符filedes,新文件描述符作为函数值返回。它是尚未打开的各
描述符中大于或等于第三个参数值(取为整型值)中各值的最小值。新描述符与 filedes 共享同
一文件表项。但是,新描述符有它自己的一套文件描述符标志,其 F D _ C L O E X E C
文件描述符标志则被清除。
• F_GETFD 对应于filedes 的文件描述符标志作为函数值返回。当前只定义了一个文件描
述符标志FD_CLOEXEC。
• F_SETFD 对于filedes 设置文件描述符标志。新标志值按第三个参数 (取为整型值)设置。
应当了解很多现存的涉及文件描述符标志的程序并不使用常数 F D _ C L O E X E C,而是将此
标志设置为0(系统默认,在exec时不关闭)或1(在exec时关闭)。

二～文件描述符号，套接口 属性相关
• F_GETFL 对应于filedes 的文件状态标志作为函数值返回。在说明 open函数时,已说明
了文件状态标志   不幸的是,三个存取方式标志 (O_RDONLY,O_WRONLY,以及O_RDWR)并不各占1位。(正
如前述,这三种标志的值各是 0、1和2,由于历史原因。这三种值互斥 — 一个文件只能有这
三种值之一。 )因此首先必须用屏蔽字 O_ACCMODE相与 取得存取方式位,然后将结果与这三种值
相比较。
• F_SETFL 将文件状态标志设置为第三个参数的值 (取为整型值)。 可以更改的几个标志是:
O_APPEND,O_NONBLOCK,O_SYNC和O_ASYNC。

fcntl的文件状态标志共有7个，O_RDONLY,O_WRONLY,O_RDWR，O_APPEND,O_NONBLOCK,O_SYNC和O_ASYNC


三～信号驱动I/O , 带外数据，设置套接口接受信号的属主
SIGIO，跟信号驱动I/O有关
SIGURG， 和接受带外数据有关
• F_GETOWN 取当前接收SIGIO和SIGURG信号的进程ID或进程组ID。12.6.2节将论述这
两种4.3+BSD异步I/O信号。
• F_SETOWN 设置接收SIGIO和SIGURG信号的进程ID或进程组ID。正的arg指定一个进
程ID,负的arg表示等于arg绝对值的一个进程组ID。



下面的例子使用F_GETFL和F_SETFL这两种fcntl 命令改变STDIN_FILENO的属性,上O_NONBLOCK 选项,实现非阻塞读终端的功能。

用fcntl改变File Status Flag
#include <unistd.h> #include <fcntl.h> #include <errno.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #define MSG_TRY "try again\n" int main(void) { char buf[10]; int n; int flags; flags = fcntl(STDIN_FILENO, F_GETFL); flags |= O_NONBLOCK; if (fcntl(STDIN_FILENO, F_SETFL, flags) == -1) { perror("fcntl"); exit(1); } tryagain: n = read(STDIN_FILENO, buf, 10); if (n < 0)  { if (errno == EAGAIN) { sleep(1); write(STDOUT_FILENO, MSG_TRY,strlen(MSG_TRY)); goto tryagain; } perror("read stdin"); exit(1); } write(STDOUT_FILENO, buf, n); return 0; }