Linux fcntl函数详解

功能描述：根据文件描述词来操作文件的特性。

文件控制函数          fcntl -- file control
头文件：

#include <unistd.h>

#include <fcntl.h>

函数原型：

int fcntl(int fd, int cmd);

int fcntl(int fd, int cmd, long arg);

int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);

描述：

fcntl()针对(文件)描述符提供控制.参数fd是被参数cmd操作(如下面的描述)的描述符.

　　　　针对cmd的值,fcntl能够接受第三个参数（arg）

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／设置文件状态标记(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).

cmd 选项：

F_DUPFD      返回一个如下描述的(文件)描述符:

　　　　　　　　　　（1）最小的大于或等于arg的一个可用的描述符

　　　　　　　　　　　　（2）与原始操作符一样的某对象的引用

　　　　　　　　  （3）如果对象是文件(file)的话,返回一个新的描述符,这个描述符与arg共享相同的偏移量(offset)

　　　　　　　　　　　　   （4）相同的访问模式(读,写或读/写)

　　　　　　　　　　　　　（5）相同的文件状态标志(如:两个文件描述符共享相同的状态标志)

　　　　　　　　　　　　　（6）与新的文件描述符结合在一起的close-on-exec标志被设置成交叉式访问execve(2)的系统调用

F_GETFD     取得与文件描述符fd联合close-on-exec标志,类似FD_CLOEXEC.如果返回值和FD_CLOEXEC进行与运算结果是0的话,文件保持交叉式访问exec(),　　　　　　                      否则如果通过exec运行的话,文件将被关闭(arg被忽略)

F_SETFD     设置close-on-exec旗标。该旗标以参数arg的FD_CLOEXEC位决定。

F_GETFL     取得fd的文件状态标志,如同下面的描述一样(arg被忽略)

F_SETFL     设置给arg描述符状态标志,可以更改的几个标志是：O_APPEND， O_NONBLOCK，O_SYNC和O_ASYNC。
             F_GETOWN 取得当前正在接收SIGIO或者SIGURG信号的进程id或进程组id,进程组id返回成负值(arg被忽略)

F_SETOWN 设置将接收SIGIO和SIGURG信号的进程id或进程组id,进程组id通过提供负值的arg来说明,否则,arg将被认为是进程id

命令字(cmd)F_GETFL和F_SETFL的标志如下面的描述:

O_NONBLOCK        非阻塞I/O;如果read(2)调用没有可读取的数据,或者如果write(2)操作将阻塞,read或write调用返回-1和EAGAIN错误               　　　　       　　O_APPEND             强制每次写(write)操作都添加在文件大的末尾,相当于open(2)的O_APPEND标志

O_DIRECT             最小化或去掉reading和writing的缓存影响.系统将企图避免缓存你的读或写的数据.

如果不能够避免缓存,那么它将最小化已经被缓存了的数 据造成的影响.如果这个标志用的不够好,将大大的降低性能

O_ASYNC              当I/O可用的时候,允许SIGIO信号发送到进程组,例如:当有数据可以读的时候

注意：      在修改文件描述符标志或文件状态标志时必须谨慎，先要取得现在的标志值，然后按照希望修改它，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。

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。下列三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，第二个返回相应标志，最后一个返回一个正的进程ID或负的进程组ID。

一：第一种类似于dup操作，在这里不做举例。（fcnlt(oldfd, F_DUPFD, 0) <==>dup2(oldfd, newfd)）

二：设置close-on-exec旗标

在此函数中创建子进程，调用execl

 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <string.h>

 int main()
 {
     pid_t pid;
     //以追加的形式打开文件
     int fd = fd = open("test.txt", O_TRUNC | O_RDWR | O_APPEND | O_CREAT, );
     if(fd < )
     {
         perror("open");
         return -;
     }
     printf("fd = %d\n", fd);

     fcntl(fd, F_SETFD, );//关闭fd的close-on-exec标志

     write(fd, "hello c program\n", strlen("hello c program!\n"));

     pid = fork();
     if(pid < )
     {
             perror("fork");
             return -;
     }
     if(pid == )
     {
         printf("fd = %d\n", fd);

         int ret = execl("./main", "./main", (char *)&fd, NULL);
         if(ret < )
         {
             perror("execl");
             exit(-);
         }
         exit();
     }

     wait(NULL);

     write(fd, "hello c++ program!\n", strlen("hello c++ program!\n"));

     close(fd);

     return ;
 }

main测试函数

 int main(int argc, char *argv[])
 {
     int fd = (int)(*argv[]);//描述符

     printf("fd = %d\n", fd);

     int ret = write(fd, "hello linux\n", strlen("hello linux\n"));
     if(ret < )
     {
         perror("write");
         return -;
     }

     close(fd);

     return ;
 }

执行后文件结果：

[root@centOS5 class_2]# cat test.txt
hello c program
hello linux
hello c++ program!

三：用命令F_GETFL和F_SETFL设置文件标志，比如阻塞与非阻塞

 #include <stdio.h>
 #include <sys/types.h>
 #include <unistd.h>
 #include <sys/stat.h>
 #include <fcntl.h>
 #include <string.h>

 /**********************使能非阻塞I/O********************
 *int flags;
 *if(flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0) < 0)
 *{
 *    perror("fcntl");
 *    return -1;
 *}
 *flags |= O_NONBLOCK;
 *if(fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0)
 *{
 *    perror("fcntl");
 *    return -1;
 *}
 *******************************************************/

 /**********************关闭非阻塞I/O******************
 flags &= ~O_NONBLOCK;
 if(fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0)
 {
     perror("fcntl");
     return -1;
 }
 *******************************************************/

 int main()
 {
     char buf[] = {};
     int ret;
     int flags;

     //使用非阻塞io
     if(flags = fcntl(STDIN_FILENO, F_GETFL, ) < )
     {
         perror("fcntl");
         return -;
     }
     flags |= O_NONBLOCK;
     if(fcntl(STDIN_FILENO, F_SETFL, flags) < )
     {
         perror("fcntl");
         return -;
     }

     while()
     {
         sleep();
         ret = read(STDIN_FILENO, buf, );
         if(ret == )
         {
             perror("read--no");
         }
         else
         {
             printf("read = %d\n", ret);
         }

         write(STDOUT_FILENO, buf, );
         memset(buf, , );
     }

     return ;
 }

四：设置异步IO还没想好以后实现（呵呵呵。。。。。）

五：设置获取记录锁

结构体flock的指针：

struct flcok

{

　　 short int l_type; /* 锁定的状态*/

　　　　//这三个参数用于分段对文件加锁，若对整个文件加锁，则：l_whence=SEEK_SET,l_start=0,l_len=0;

　　 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*/

　　 pid_t l_pid; /*锁定动作的进程*/

};

l_type 有三种状态:

　　 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 也有三种方式:

　　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。

 #include "filelock.h"

 /* 设置一把读锁 */
 int readLock(int fd, short start, short whence, short len)
 {
     struct flock lock;
     lock.l_type = F_RDLCK;
     lock.l_start = start;
     lock.l_whence = whence;//SEEK_CUR,SEEK_SET,SEEK_END
     lock.l_len = len;
     lock.l_pid = getpid();
 //  阻塞方式加锁
     if(fcntl(fd, F_SETLKW, &lock) == )
         return ;

     return ;
 }

 /* 设置一把读锁 , 不等待 */
 int readLocknw(int fd, short start, short whence, short len)
 {
     struct flock lock;
     lock.l_type = F_RDLCK;
     lock.l_start = start;
     lock.l_whence = whence;//SEEK_CUR,SEEK_SET,SEEK_END
     lock.l_len = len;
     lock.l_pid = getpid();
 //  非阻塞方式加锁
     if(fcntl(fd, F_SETLK, &lock) == )
         return ;

     return ;
 }
 /* 设置一把写锁 */
 int writeLock(int fd, short start, short whence, short len)
 {
     struct flock lock;
     lock.l_type = F_WRLCK;
     lock.l_start = start;
     lock.l_whence = whence;
     lock.l_len = len;
     lock.l_pid = getpid();

     //阻塞方式加锁
     if(fcntl(fd, F_SETLKW, &lock) == )
         return ;

     return ;
 }

 /* 设置一把写锁 */
 int writeLocknw(int fd, short start, short whence, short len)
 {
     struct flock lock;
     lock.l_type = F_WRLCK;
     lock.l_start = start;
     lock.l_whence = whence;
     lock.l_len = len;
     lock.l_pid = getpid();

     //非阻塞方式加锁
     if(fcntl(fd, F_SETLK, &lock) == )
         return ;

     return ;
 }

 /* 解锁 */
 int unlock(int fd, short start, short whence, short len)
 {
     struct flock lock;
     lock.l_type = F_UNLCK;
     lock.l_start = start;
     lock.l_whence = whence;
     lock.l_len = len;
     lock.l_pid = getpid();

     if(fcntl(fd, F_SETLKW, &lock) == )
         return ;

     return ;
 }

---恢复内容结束---