文件io之——open/close

Posted 2020-09-02 悄然拔尖

一个进程默认打开三个文件描述符：

STDIN_FILENO 0
STDOUT_FILENO 1
STDERR_FILENO 2

man 2 open可查看详情；

open函数可以打开或者创建一个文件：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
返回值:成功返回新分配的文件描述符,出错返回-1并设置errno

初看还以为linux系统函数实现了open函数的重载，其实不然，在c代码中open函数是这样声明的：

int open(const char *pathname, int flags, ...);

最后的可变参数可以是0个或1个,由flags参数中的标志位决定,见下面的详细说明。
pathname参数是要打开或创建的文件名,和fopen一样,pathname既可以是相对路径也
可以是绝对路径。flags参数有一系列常数值可供选择,可以同时选择多个常数用按位或运
算符连接起来,所以这些常数的宏定义都以O_开头,表示or。
必选项:以下三个常数中通常必须指定一个,且仅允许指定一个。（虽然在只指定O_CREAT一个时也可以，但应该遵守这个规则更好）
* O_RDONLY 只读打开
* O_WRONLY 只写打开
* O_RDWR 可读可写打开
以下可选项可以同时指定0个或多个,和必选项按位或起来作为flags参数。可选项有很多,
这里只介绍一部分,其它选项可参考open(2)的Man Page:
* O_APPEND 表示追加。如果文件已有内容,这次打开文件所写的数据附加到文件的末尾
而不覆盖原来的内容。
* O_CREAT 若此文件不存在则创建它。使用此选项时需要提供第三个参数mode,表示该
文件的访问权限。
* O_EXCL 如果同时指定了O_CREAT,并且文件已存在,则出错返回。
* O_TRUNC 如果文件已存在,并且以只写或可读可写方式打开,则将其长度截断(Trun-
cate)为0字节。
* O_NONBLOCK 对于设备文件,以O_NONBLOCK方式打开可以做非阻塞I/O(Nonblock I/
O),非阻塞I/O在下一节详细讲解。
注意open函数与C标准I/O库的fopen函数有些细微的区别:
以可写的方式fopen一个文件时,如果文件不存在会自动创建,而open一个文件时必须
明确指定O_CREAT才会创建文件,否则文件不存在就出错返回。
以w或w+方式fopen一个文件时,如果文件已存在就截断为0字节,而open一个文件时必
须明确指定O_TRUNC才会截断文件,否则直接在原来的数据上改写。
第三个参数mode指定文件权限,可以用八进制数表示,比如0644表示-rw-r-r–,也可
以用S_IRUSR、S_IWUSR等宏定义按位或起来表示,详见open(2)的Man Page。要注意的是,
文件权限由open的mode参数和当前进程的umask掩码共同决定。

文件创建权限由mode &（～umask）决定，如果不想在shell上每次手动更改umask，可以调用如下函数：

 1   1 #include <sys/types.h>
 2   2 #include <sys/stat.h>
 3   3 #include <fcntl.h>
 4   4 #include<stdio.h>
 5   5 #include<unistd.h>
 6   6 int main(void)
 7   7 {
 8   8     umask(0);
 9   9     int flag=open("abc",O_RDWR|O_CREAT,0777);
10  10     printf("flag= %d\\n",flag);
11  11     close(flag);
12  12     return 0;
13  13 }

运行结果，abc的权限为777：

把umask（0）屏蔽，再运行（要先删除abc，因为测试代码没有加其他控制选项。不删除abc就不会创建而是直接打开）：

abc权限变成775，而shell中的umask还是0002，这样就可以不用更改shell只在程序中加入这个函数。

close函数关闭一个已打开的文件:
#include <unistd.h>
int close(int fd);
返回值:成功返回0,出错返回-1并设置errno
参数fd是要关闭的文件描述符。需要说明的是,当一个进程终止时,内核对该进程所有
尚未关闭的文件描述符调用close关闭,所以即使用户程序不调用close,在终止时内核也会
自动关闭它打开的所有文件。但是对于一个长年累月运行的程序(比如网络服务器),打开
的文件描述符一定要记得关闭,否则随着打开的文件越来越多,会占用大量文件描述符和系
统资源。
由open返回的文件描述符一定是该进程尚未使用的最小描述符。由于程序启动时自动打
开文件描述符0、1、2,因此第一次调用open打开文件通常会返回描述符3,再调用open就会
返回4。可以利用这一点在标准输入、标准输出或标准错误输出上打开一个新文件,实现重
定向的功能。例如,首先调用close关闭文件描述符1,然后调用open打开一个常规文件,
则一定会返回文件描述符1,这时候标准输出就不再是终端,而是一个常规文件了,再调用
printf就不会打印到屏幕上,而是写到这个文件中了。后面要讲的dup2函数提供了另外一种
办法在指定的文件描述符上打开文件。

查看当前系统允许打开最大文件个数

cat /proc/sys/fs/file-max

当前默认设置最大打开文件个数1024
ulimit -a
修改默认设置最大打开文件个数为4096
ulimit -n 4096

 每一个FILE文件流都有一个缓冲区buffer，默认大小8192Byte。