fcntl文件描述词操作

darcycf

相关函数：open， flock
表头文件：#include  
               #include  
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)
函数说明：fcntl() 用来操作文件描述词的一些特性。参数代表欲设置的文件描述词， 参数cmd代表欲操作的指令，有下列几种情况
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。
F_GETFD             取得close-on-exec旗标。若此旗标的FD_CLOSEXEC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_CLOSEXEC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flock结构的l_type值必须是F_FDLCK、F_WRLCK或F_UNLCK。如果无法建立锁定，则返回-1，错误代码为EACCESS或EAGAIN
F_SETLKW            F_SETLK作用相同，但无法建立锁定时，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地，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  flock
{
      short   int  l_type;              /*锁定的型态*/
      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*/
      off_t         l_pid;               /*锁定动作的进程*/
};
l_type有三种形态：
        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，  错误返回-1， 错误原因存于errno


UNIX环境高级编程(第2版)
fcntl函数
fcntl函数可以改变已打开的文件的性质。


在本节的各实例中，第三个参数总是一个整数，与上面所示函数原型中的注释部分相对应。但是在14.3节说明记录锁时，第三个参数则是指向一个结构的指针。
fcntl函数有5种功能：
(1) 复制一个现有的描述符（cmd＝F_DUPFD）。
(2) 获得/设置文件描述符标记（cmd = F_GETFD或F_SETFD）。
(3) 获得/设置文件状态标志（cmd = F_GETFL或F_SETFL）。
(4) 获得/设置异步I/O所有权（cmd = F_GETOWN或F_SETOWN）。
(5) 获得/设置记录锁（cmd = F_GETLK、F_SETLK或F_SETLKW）。
我们先说明这10种cmd值中的前7种（14.3节说明后3种，它们都与记录锁有关）。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（见图3-1）。
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（见图3-3）。但是，新描述符有它自己的一套文件描述符标志，其FD_CLOEXEC文件描述符标志被清除（这表示该描述符在通过一个exec时仍保持有效，我们将在第8章对此进行讨论）。
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。
应当了解很多现有的涉及文件描述符标志的程序并不使用常量FD_CLOEXEC，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）。
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。它们列于表3-3中。

不幸的是，三个访问方式标志（O_RDONLY、O_WRONLY以及O_RDWR）并
不各占1位（正如前述，这三种标志的值分别是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取得访问模式位，然后将结果与这三种值中的任一种作比较。
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、O_DSYNC、O_RSYNC、 O_FSYNC和O_ASYNC。
F_GETOWN     取当前接收SIGIO和SIGURG信号的进程ID或进程组ID。14.6.2节将论述这两种异步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。
fcntl的返回值与命令有关。如果出错，所有命令都返回-1，如果成功则返回某个其他值。下列四个命令有特定返回值：F_DUPFD、F_GETFD、F_GETFL以及F_GETOWN。第一个返回新的文件描述符，接下来的两个返回相应标志，最后一个返回一个正的进程ID或负的进程组ID。
实例
程序清单3-4中的程序的第一个参数指定文件描述符，并对于该描述符打印其所选择的文件标志说明。

注意，我们使用了功能测试宏_POSIX_C_SOURCE，并且条件编译了POSIX.1中没有定义的文件访问标志。下面显示了从bash（Bourne-again shell）调用该程序时的几种情况。当使用不同shell时，结果会发生变化。



子句5temp.foo表示在文件描述符5上打开文件temp.foo以供读和写。
实例
在修改文件描述符标志或文件状态标志时必须谨慎，先要取得现有的标志值，然后根据需要修改它，最后设置新标志值。不能只是执行F_SETFD或F_SETFL命令，这样会关闭以前设置的标志位。
程序清单3-5显示了一个对一个文件描述符设置一个或多个文件状态标志的函数。


就构成另一个函数，我们称其为clr_fl，并将在后面某个例子中用到它。此语句使当前文件状态标志值val与flags的补码进行逻辑“与”运算。
如果在程序清单3-5的开始处，加上下面一行以调用set_fl，则打开了同步写标志。


这就使每次write都要等待，直至数据已写到磁盘上再返回。在UNIX系统中，通常write只是将数据排入队列，而实际的写磁盘操作则可能在以后的某个时刻进行。数据库系统很可能需要使用O_SYNC，这样一来，当它从write返回时就知道数据已确实写到了磁盘上，以免在系统崩溃时产生数据丢失。
程序运行时，设置O_SYNC标志会增加时钟时间。为了测试这一点，运行程序清单3-3，它从一个磁盘文件中将98.5 MB字节的数据复制到另一个文件。然后，在此程序中设置O_SYNC标志，使其完成上述同样的工作，以便将两者的结果进行比较。在使用ext2文件系统的Linux系统上执行上述操作，得到的结果见表3-4。
表3-4中的6行都是在BUFFSIZE为4096的情况下测量得到的。表3-2中的结果所测量的情况是读一个磁盘文件，然后写到/dev/null，所以没有磁盘输出。表3-4中的第2行对应于读一个磁盘文件，然后写到另一个磁盘文件中。这就是为什么表3-4中第1、2行有差别的原因。在写磁盘文件时，系统时间增加了，其原因是内核需要从进程中复制数据，并将数据排入队列以便由磁盘驱动器将其写到磁盘上。当写至磁盘文件时，我们期望时钟时间也会增加，但在本测试中，它并未显著增加，这表明写操作将数据写到了系统高速缓存中，我们并没有测量将数据写到磁盘上的开销。

当支持同步写时，系统时间和时钟时间应当会显著增加。从第3行可见，同步写所用的时间与延迟写所用的时间几乎相同。这意味着Linux ext2文件系统并未真正实现O_SYNC标志功能。第6行的时间值支持了我们的这种怀疑，其中显示，实施同步写，然后跟随fsync调用，这一操作序列所用的时间与写文件（未设置同步标志），然后接着执行fsync调用这一序列所用的时间（第5行）几乎相同。在同步写一个文件后，我们期望fsync调用不会产生影响。
表3-5显示了在Mac OS X 10.3上运行同样的测试所得到的计时结果。注意该计时结果与我们的期望相符：同步写较延迟写所消耗的时间增加了很多，而且在同步写后再调用函数fsync 并不会产生测量上的显著差别。还要引起注意的是，在延迟写后增加一个fsync函数调用也不产生可测量的差别。其原因很可能是，当写新数据到某个文件中时，操作系统将以前写的数据冲洗到了磁盘上，所以在调用函数fsync时几乎就没有什么工作要做了。

比较fsync和fdatasync与O_SYNC标志，fsync和fdatasync在我们需要时更新文件内容，O_SYNC标志则在我们每次写至文件时更新文件内容。
在本例中，我们看到了fcntl的必要性。我们的程序在一个描述符（标准输出）上进行操作，但是根本不知道由shell打开的相应文件的文件名。因为这是shell打开的，于是不能在打开时，按我们的要求设置O_SYNC标志。fcntl则允许仅知道打开文件描述符时可以修改其性质。在说明非阻塞管道时（15.2节），我们还将了解到，由于我们对管道所具有的知识只是其描述符，所以也需要使用fcntl的功能。



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