Unix/Linux-05

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今天

• 文件控制fcntl
• 文件描述符的复制dup(内存中)
• 文件锁
• 文件的周边函数
• 目录操作(待定)

1. dup和dup2

dup和dup2

• ​​可以复制文件描述符，但不复制文件表。​​

dup 返回当前可用描述符的最小值。
dup2 可以 指定文件描述符的值，如果这个值正在使用，关闭正在使用的之后再完成复制。
dup3

注解：
dup: 系统指定最小可用的描述值
dup2: 可自己指定文件描述符，如它被占用，强制关闭再使用

int fd = open("a.txt",O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC,0666);
int fd2 = dup(fd); // 不会复制文件表
write(fd,"1",1);
write(fd2,"2",1);//如果覆盖 复制了 文件表

int fd3 = dup2(fd,100);
write(fd3,"3",1);
// 文件中显示:123
// 说明了它们在内存中共用一个文件偏移指针，也就是说它们只复制了文件描述符并不复制文件表

2. 理解

• close(fd)

• 相当于 剪断了 文件描述符与文件表之间的联系，同时将文件描述符移出文件描述符总表

• 文件描述符

• 相当于索引，本质是一个非负整数，自身不能操作文件，和文件没有直接关系。

• 文件表

• 在内存中存储，记录了文件的相关信息。文件表需要通过文件描述符找到。

• 文件

• 在 硬盘中，可以 用文件表进行 操作。

• 程序

• 使用的是 文件描述符， 通过在 描述符总表中查找对应的文件表去操作文件。如果 在描述符总表 中查不到 文件表， 文件描述符 没有意义。

3. 函数fcntl

• int fcntl(int fd,int cmd, …)
  + cmd常见用法：
  - F_DUPFD 复制文件描述符
  - F_GETFL/F_SETFL 设置/取得 文件表的状态(不是全部)
  - F_SETLK/F_GETLK/F_SETLKW 文件锁的操作

// 复制文件描述符
/*
和dup2方法类似，区别在于它不会强制关闭已被占用的文件描述符，而是给予其大于指定的值
*/
int fd2 = fcntl(fd,F_DUPFD,5);  // 复制
printf("fd2=%d\n",fd2);  // 不会强制关闭已经打开的
int fd3 = fcntl(fd,F_DUPFD,5); // 如果5已经被占用
printf("fd3=%d\n",fd3);  // 使用大于等于参数的描述符

-------------------
// 获取文件状态标识
flags = fcntl(fd,F_GETFL);
if(flags&O_RDWR)
    printf("RDWR\n");

// 修改，只有O_APPEND可以被修改，权限和创建标示都不能修改
/*
F_SETFL (int)
    Set the file status flags to the value specified by arg.   File  access
    mode  (O_RDONLY,  O_WRONLY,  O_RDWR)  and  file  creation  flags (i.e.,
    O_CREAT, O_EXCL, O_NOCTTY, O_TRUNC) in arg are ignored.  On Linux  this
    command can change only the O_APPEND, O_ASYNC, O_DIRECT, O_NOATIME, and
    O_NONBLOCK flags.  It is not possible to change the O_DSYNC and  O_SYNC
    flags; see BUGS, below.
*/
fcntl(fd,F_SETFL,O_RDWR|O_APPEND);

-------------------
获取文件状态

O_LARGEFILE 01000000

读写权限宏定义

#define O_RDONLY  00
#define O_WRONLY  01
#define O_RDWR    02

取某些位上数据的方法

flags & 0xFF 取后8位
flags & 0x11 取后2位（相当于flags & 3）

错误：由于没有加上括号，导致 先判断3==1为0，然后flags&0,结果为0，永远无法进入判断分支

if (flags & 3 == 1) {
}

正确用法: 自身要加上括号

if ((flags & 3) == 1) {
}

文件锁

由于 多个进程/线程 同时写文件时，可能出现 互相覆盖的问题，导致 数据错误。

• 解决方案

• 可以使用文件锁。

• 文件锁

• 针对 文件内存 锁定，可以 锁定 文件的某部分。
• 是一个结构体，记录了 文件锁的相关信息。

struct flock{
      short l_type;   // 锁的类型，分为 读锁 F_RDLCK、写锁F_WRLCK 和 释放锁 F_UNLCK
      short l_whence; // 锁的偏移量 出发点，一般 SEEK_SET
      int l_start;    // 锁的偏移量
      int l_len;      // 锁定的长度
      pid_t l_pid;    // 加锁的进程ID，为F_GETLK服务，一般-1
};

• 读锁(F_RDLCK)

• 是 共享锁，所有读进程 都可以加 读锁，但不能加 写锁。(锁 写 不锁 读)

• 写锁(F_WRLCK)

• 是 独占锁，其它进程不能 再加 任何的锁。

• 如果 当前进程 加了读锁，其它 进程 可以加读锁，不能加写锁；
• 如果 当前进程 加了写锁，其它进程 不可以加锁。
  - 用 F_SETLK 方式加锁，如果加不上，返回-1(非阻塞)。
  - 用 F_SETLKW 方式加锁，如果加不上，等待解锁后继续执行。(阻塞)

l_whence和l_start 联合决定 锁定的 起始位置，l_len 决定了锁定的 长度。
文件锁 只是在内存中的设定，不会真正影响文件。即使程序加了文件锁，用vi之类的编辑器可以修改文件。

经验：

开发时，读写文件 应该 先加 对应的锁，然后 在read或者write。(多进程或多线程时)

F_GETLK

• 不是取锁，而是 测试一个锁能不能加上，
• 如果能加，把 传入的锁的类型 改成 F_UNLCK，其它数据不变。
• 如果不能加， 把 当前 正在加的锁的信息返回(包括进程id)。
• 传入的flock指针 既是 传入参数(被测试的锁)，又是传出参数(改 l_type为F_UNLCK或完全被新锁 替换)。

延迟写缓冲区，立即更新

sync 将所有修改过的缓冲区排入写队列，并不等于实际写磁盘
fsync 只对一个文件，并且等实际写磁盘完成才返回
fdatasync 只更新数据，不更新文件属性

获取文件属性

stat: 只使用文件路径，不需要fd
fstat：需要使用文件描述符，所以使用它之前还要open获取fd
lstat

access

#include <unistd.h>

int access(const char *pathname, int mode);
0 success
-1 error errno

6. 推荐书籍及翻译软件

星际译王 - Linux专用翻译软件
Unix环境高级编程