Linux IO

Posted 2021-01-30 Jinhao Chen

Linux 系统编程(IO)

工具

• strace: 根据系统调用
• od -tcx: 查看二进制

函数参数

• 使用const修改的指针为传入参数
• 不使用const的指针为传出参数

string操作的函数

• strtok: 分隔字符串

IO

• 函数
  • read
  • write
  • fcntl
  • iocntl
  • perror
  • strerror

IO-1

• 头文件 -> unistd.h, fcntl.h, stdio.h, errno.h

• open(fd, mode, permission) 函数
  • mode为宏-> O_RDONLY, O_CREAT, O_APPEND, O_TRUNC(会将文件截断, 将文件的大小改成0), O_RDWR, O_BLOCK, O_NONBLOCK, 当有O_CREAT时有第三个参数权限, 要考虑到umask, open函数使用可变参数实现了函数重载

• read(fd, buf, sizeof(buf))

• write(fd, buf, ret) // ret是read函数返回的字节数, 0表示达到了文件末尾, -1是异常

• close(fd)

IO-2

阻塞

• 在读取终端设备或者网络设备的时候会出现阻塞, 也就是说在读取这些设备的时候可以这些设备并没有数据可读, 程序就会阻塞在这里
• 默认情况下, open("/dev/tty", O_RDONLY)是阻塞的, 也就是说只有终端有输入才会往下执行程序
• open函数进行非阻塞读取, 需要借助宏O_NONBLOCK设置位

  • 示例(这里忽略里错误处理)

    
    int fd = open("/dev/tty", O_RDONLY | O_NONBLOCK);
    int ret = 0;
    char buf[1024];
    char *msg = "try again...";
    
    while (ret = read(fd, buf, sizeof(buf))) {
        if (-1 == ret) {
            // 注意
            if (errno != EAGAIN) {
                // STDOUT_FILENO 是数字1， STDIN_FILENO 是数字0
                perror("error");
                exit(1);
            }
            write(STDOUT_FILENO, msg, strlen(msg));
            sleep(1);
            continue;
        }
        write(STDOUT_FILENO, buf, ret);
    }

  • 在上例中, 如果终端没有数据, 则read函数返回-1, 但是这并不代表着read错误了, 如果没有数据, Linux会将errno这是为EAGAIN, 如果errno不是EAGAIN, 则读取错误

• 在执行一个程序的时候, 默认会PCB指向的数组指针中会在0, 1, 2下标对应的位置创建file struct, 代表着stdin, stdout, stderr, 所以我们使用终端的时候, 终端已经被打开了, 在上面的程序中, 我们要向实现非阻塞的功能, 需要打开一个已经打开的文件, 这个是不必要的, Linux提供了fcntl函数用于修改已经打开的文件的属性

  • 示例
    ```c

    // F_GETFL是Get File Flag, 获取文件属性, 文件属性就是一个int类型, 采用bitmap的方式实现保存多个属性
    int ret = 0;
    int flag = fcntl(STDOUT_FILENO, F_GETFL);
    // 将对应的位置1, 也许O_NONBLOCK是000000000000000000001000000
    // |即使加法, 在fnctl内部判断flag是否有O_NONBLOCK属性, 是通过flag & O_NONBLOCK, 如果返回的是1则表示有O_NONBLOCK属性, 0则表示没有
    flag |= O_NONBLOCK;
    char buf[1024];
    char *msg = "try again...";

    while (ret = read(STDOUT_FILENO, buf, sizeof(buf))) {
    if (-1 == ret) {
    // 注意
    if (errno != EAGAIN) {
    // STDOUT_FILENO 是数字1， STDIN_FILENO 是数字0
    perror("error");
    exit(1);
    }
    write(STDOUT_FILENO, msg, strlen(msg));
    continue;
    }
    write(STDOUT_FILENO, buf, ret);
    }
    ```

• 移动文件指针(lseek)

  • 三个表示状态的宏: SEEK_SET(文件起始位置), SEEK_CUR(当前位置), SEEK_END(末尾)
  • lseek(fd, offset, macro)返回当前指针到其实位置的偏移量, 可以用来估计文件大小

  • 示例
    ```c

    int fd = open("./test.txt", O_RDONLY | O_CREAT, 0644);
    // 文件大小
    int offset = lseek(fd, 0, SEEK_END);
    // 追加数据
    write(...);
    close(fd);
    ```

示例cp

int main(int argc, char *argv[]) {
    char buf[1024] = {‘‘};
    int ret = 0;
    if (argc < 3) {
        printf("Too Few Parameters
");
        return 1;
    }
    int fd_src = open(argv[1], O_RDONLY);
    int fd_dst = open(argv[2], O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);
    while ((ret = read(fd_src, buf, sizeof(buf)))) {
        write(fd_dst, buf, ret);
    }
    close(fd_src);
    close(fd_dst);
    return 0;
}