【Linux&Unix--open/close/write/read系统调用】

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系列博文：

     Linux&Unix学习第一弹
-- 文件描写叙述符与权限 

Linux&Unix学习第二弹
-- exec 与 fock 系统调用

Linux&Unix学习第三弹
-- open/close/write/read系统调用

在 Unix/Linux 系统中，文件是一个非常重要的概念，本文将介绍 Linux 中和文件相关的几个重要的系统调用--open-close-write-read 系统调用。

open系统调用

函数原型及解释

<span style="font-family:Courier New;font-size:18px;"><span style="font-family:Courier New;font-size:18px;">//open -- 打开或创建文件
int open (
    const char *path,  /*pathname*/
    int flags,         /*flags*/
    mode_t perms       /*permissions (when creating)*/
) ;</span></span>

调用 open能够打开一个已经存在的文件（普通文件、特殊文件或命名管道），或创建一个新文件。但它仅仅能创建普通文件（创建特殊文件须要使用 mknod，命名管道使用 mkfifo）。open返回是打开已存在的文件或创建新文件的文件描写叙述符。文件一旦打开，read、
write、 lseek、 close以及其它调用就能够使用其返回的文件描写叙述符。

打开已存在文件

首先我们来看一下 open函数的三个參数。path是已经存在的文件的路径；至于
flags參数。若值为 O_RDONLY ,就以仅仅读方式打开文件。若值为 O_WDONLY，就以仅仅写方式打开文件，若值为 O_RDWR，就以读写方式打开文件；而对于一个已经存在的文件，參数 perms是没实用的。通常将其省略，因此此种情况下 open调用仅仅需两个參数。

open失败的原因非常多，常见的有例如以下两种：

1.没有对应的文件訪问权限

2.路径所指向的文件不存在

创建新文件

前面已经说到。当文件不存在时，open会创建一个新文件（仅能是普通文件），我们仅仅须要用
or操作向 open的 flags參数中增加标志 O_CREAT就可以。这样能够创建一个新的仅仅读文件，可是这没有不论什么意义，由于所创建的新文件没有不论什么可读内容。

因此一般须要 O_CREAT与 O_WRONLY或
O_RDWR一起使用。此时就须要 perms參数了。

比如：

ec_neg1(
fd = open(“/home/marc/newfile”,O_RDWR | O_CREAT, PERM_FILE) )

參数 perms仅在创建新文件时有效，对于一个已经存在的文件。它没有不论什么作用。

用户有时须要一个新的、没有不论什么数据的文件，即当文件已经存在，须要将其全部数据清除，并设置文件偏移量为0。标志
O_TRUNC能够实现此功能：

ec_neg1(
fd = open(“/home/marc/newfile”,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, PERM_FILE) )

由于 O_TRUNC可以破坏数据。所以仅仅要进程具有写权限，就行清除已存在文件的数据。由于它是写形式的一种。但对于具有
O_RDONLY标志的文件。它就不起作用了。

O_WRONLY| O_CREAT | O_TRUNC这个组合是非经常见的（创建或截短一个具有仅仅写权限的文件），也有专门的相关的系统调用，即
creat系统调用。

creat系统调用

<span style="font-family:Courier New;font-size:18px;"><span style="font-family:Courier New;font-size:18px;">//creat -- 创建或清空文件
int creat (
    const char *path, /*pathname*/
    mode_t perms      /*permissions*/
); </span></span>

採用 open打开一个已经存在的文件仅仅须要第一个參数和第二个參数（path和
flags）。使用 creat创建新文件仅须要第一个參数和第三个參数（path和 perms）。实际上， creat不过一个宏：

#define creat(path, perms) open(path,O_WRONLY | O_CREAT |O_TRUNC, perms)

当然我们也能够仅使用open 而放弃使用
creat，可是在早期，open仅仅有两个參数，那时creat则无可替代。

关于open的flags參数

除了以上介绍的 open标志外，open还有很多标志。详细的例如以下表所看到的：

标志	解释
O_RDONLY	仅仅读方式打开
O_WRONLY	仅仅写方式打开
O_RDWR	读写方式打开
O_APPEND	每次写都追加到文件的尾端
O_CREAT	若文件不存在则创建文件
O_DSYNC	设置同步I/O方式
O_EXCL	假设文件已存在，则出错；必须与O_CREAT一起使用
O_NOCTTY	不将此设备作为控制终端
O_NONBLOCK	不等待命名管道或特殊文件准备好
O_RSYNC	设置同步I/O方式
O_SYNC	设置同步I/O方式
O_TRUNC	将其长度截短为0

close系统调用

函数原型及解释

<span style="font-family:Courier New;font-size:18px;"><span style="font-family:Courier New;font-size:18px;">//close -- 关闭文件描写叙述符
int close (
    int fd               /*file descriptor*/
);</span></span>

通过对 close进行分析，我们会发现close并没有做什么实质工作，它没有刷新不论什么内核缓冲区，而不过使文件描写叙述符能够重用。

watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvY3N1X21heA==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast">

如上图，当指向一个打开文件描写叙述的全部文件描写叙述都关闭时。将删除该打开文件描写叙述。

相同的。当指向一个信息节点的全部打开文件描写叙述都被删除时，将删除该内存信息节点。

write系统调用

函数原型及解释

<span style="font-family:Courier New;font-size:18px;"><span style="font-family:Courier New;font-size:18px;">//write -- 向文件描写叙述符写
ssize_t write (
    int fd,              /*file descriptor*/
    const void *buf,     /*data to write*/
    size_t nbytes        /*amount to write*/
); </span></span>

write系统调用将 buf所指向的缓冲区的
n字节写入 fd 所描写叙述ude打开文件里。

写操作从文件偏移量的当前位置開始运行。而且在完毕之后，文件偏移量将添加所写入的字节数。若写入成功，返回值为已写入的字节数，出错则为
-1。

若设置了O_APPEND标志，写入前文件偏移量自己主动定位到文件的结尾。

本文仅讨论普通文件的写操作。

注：write也用与向管道，特殊文件和套接字写入数据，可是情况会有些不同，这些写操作能够堵塞（如它们可能正在等待可用数据）。假设堵塞了写操作，那么到达的信号会中断其操作。

这样的情况下写操作将返回-1。并将
errno设置为 EINTR。

write的真面目

看了前面的介绍，write似乎仅仅是写入数据，接着返回结果。

实际上并不是如此。

当用户调用
write系统调用时并不运行写操作，紧接着返回数据。它不过将数据传递给内核的缓冲区。

当接收到 write请求时，先确保传入的文件描写叙述符能够使用，接着将数据拷贝到内核中的缓冲区。以后。在某个方便的时候，系统会设法把这部分的数据写入磁盘中。

若发现错误，就会设法在控制台输出错误，可是该进程不会返回这个错误（可能此时其已经终止执行了）。若在系统向磁盘写出这些数据之前，该进程或其它进程试图要读取这些数据，那么系统将从内核缓冲区为你读取这些数据。

总而言之。该进程不知道系统什么时候完毕了请求。也不知道是否完毕了请求。假设在该部分缓冲区的数据写出磁盘之前，有磁盘错误。或者因为某种原因内核停止了，那么你会发现要写的数据根本没有写到磁盘上，即使
write 没有报错。

由此我们能够看出，这是一种延迟写。那么延迟写有哪些我们须要关心的问题呢？

1.不能确定什么时候发生物理写操作

2.一个调用写操作的进程没有得到写错误的通知

3.物理写操作的顺序是无法操作的

writeall函数

writeall是一个很方便有用的函数。当须要确保写入全部的内容时，能够使用此函数。

<span style="font-family:Courier New;font-size:18px;"><span style="font-family:Courier New;font-size:18px;">//writeall
ssize_t writeall(int fd, const void *buf, size_t nbyte)
{
        ssize_t nwritten = 0;       //总共写出的字符数
        sszie_t n;                  //每次 write 操作写出的字符数 

        do{
                if((n = write(fd, &((const char *)buf)[nwriten], nbyte - nwritten)) == -1)
                {
                      if(errno == EINTR)        //堵塞时持续循环写出
                          continue;
                      else
                          return -1;
                }
                nwritten += n;
         }while(nwritten < nbyte);
         return nwritten;
}</span></span>

read系统调用

函数原型及解释

<span style="font-family:Courier New;font-size:18px;"><span style="font-family:Courier New;font-size:18px;">//read -- 从文件描写叙述符中读入
ssize_t read (
    int fd,              /*file descriptor*/
    void *buf,           /*address to receive data*/
    size_t nbytes        /*amount to read*/
); </span></span>

read系统调用与 write相反，它是从 fd所描写叙述的打开文件里读取
buf所指缓冲区中的 n个字节。read从当前文件偏移量開始读数据，而且完毕读操作后，文件偏移量将添加所读字节数。read的返回值是所读字节数、文件结束标志或者错误标志-1。

读操作不受 O_APPEND标志的影响。

假设数据已经不在缓冲区中（因为曾经的I/O操作），进程必须等待内核从磁盘得到数据。

与 write一样，从管道、特殊文件或套接字中读取数据时，read能够堵塞。

此时读操作可能会被信号中断，结果返回值为-1，并把
errno 设置成 EINTR。

readall函数

类比 writeall函数，假设须要读全部的数据，则通过循环调用
read。readall函数就是这种一个很方便有用的函数。

<span style="font-family:Courier New;font-size:18px;"><span style="font-family:Courier New;font-size:18px;">//readall
ssize_t readall(int fd, const void *buf, size_t nbyte)
{
        ssize_t nread == 0;        //总共读取的字符数
        ssize_t n;                 //每次 read 操作读取的字符数 

        do{
                if((n = read(fd, &((const char *)buf)[nread], nbyte - nread)) == -1)
                {
                      if(errno == EINTR)        //堵塞时持续循环读取
                          continue;
                      else
                          return -1;
                }
                nread += n;
         }while(nread < nbyte);
         return nread;
}</span></span>

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