文件描述符

对于内核而言，所有打开的文件都是通过文件描述符来引用。文件描述符是一个非负的整数，当打开一个现有文件或是创建一个新的文件时，内核返回一个文件描述符。

• 0—标准输入
• 1—标准输出
• 2—标准错误

  open和openat

  ```cpp

  include

  include

  include

int open(const char pathname, int flags); int open(const char pathname, int flags, mode_t mode);

int creat(const char *pathname, mode_t mode);

int openat(int dirfd, const char pathname, int flags); int openat(int dirfd, const char pathname, int flags, mode);

The open() system call opens the file specified by pathname.   If the specified file does not exist, it may optionally (if `O_CREAT` is specified in flags)  be  created by open().<br />In addition, zero or more file creation flags  and  file status  flags  can  be  bitwise-or'd in flags.  The file creation  flags  are ` O_CLOEXEC,  O_CREAT,  O_DIRECTORY, O_EXCL,  O_NOCTTY,  O_NOFOLLOW,  O_TMPFILE, and O_TRUNC.`<br />`openat`和`open`的功能基本相似，区别在于path是否使用了绝对路径
- 如果`path`使用的绝对路径，那么参数`fd`被忽略。`openat`相当于`open`
- 否则fd参数指出了相对路径名在文件系统中的开始地址。
<a name="H21so"></a>
# create
`creat()`<br />       A  call  to creat() is equivalent to calling open() with flags equal to `O_CREAT|O_WRONLY|O_TRUNC.`
<a name="PeavS"></a>
# close
int close(int fd);<br />关闭一个文件描述符时还会自动释放加在该文件上的所有记录锁<br />进程终止时，自动关闭所有打开的文件
<a name="Cw1fm"></a>
# lseek
```cpp
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

每个打开的文件都有一个与之相关的当前文件偏移量，用来度量从文件开始处计算的字节数。通常读写操作都是从当前文件偏移量处开始，并且使偏移量增加所读写的字节数。
lseek() repositions the file offset of the open file description associated with the file descriptor fd to the argument offset according to the directive whence as follows:
参数offset取决于whence:

• SEEK_SET:The file offset is set to offset bytes. 偏移量设置为offset
• SEEK_CUR:The file offset is set to its current location plus offset bytes. 偏移量设置为当前值+offset

• SEEK_END:The file offset is set to the size of the file plus offset bytes. 当前文件长度+offset

  read

  #include <unistd.h>
  ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

  read() attempts to read up to **count** bytes from file descriptor fd into the buffer starting at buf.

• 如果read成功，则返回读到的字节数，如果已经达到末尾，则返回0

• 读到的字节数可能小于要求的字节数

  write

  #include<unistd.h>
  ssize_t wirte(int fd, void *buf, size_t count);

• 若成功返回字节数，否则返回-1

• 通常返回值和count相同
• read和write都在内核执行，称之为不带缓冲的IO函数 :::info read和write都是调用了系统调用，会发生栈的切换（系统调用int中断，用户栈切换到内核栈，对应状态从用户态切换到内核态）这一过程会有开销，因此之后会有带缓冲的IO函数，当缓冲存了一定数量时，调用read和write。 :::

  文件共享

  内核用三种数据结构描述打开文件

1. 每个进程在进程表里都有一个记录向，记录项包含一张打开的文件描述符表。该表可以看作是一个向量表，每个描述符占用一条：
   1. 文件描述符
   2. 指向一个文件表项的指针
2. 内核为所有打开文件维持一张文件表，包含
   1. 文件状态标准
   2. 文件当前的偏移量
   3. 指向该文件v节点的指针
3. 每个打开文件都有一个v节点
   1. 文件类型以及各种操作函数的指针
   2. i节点（i-node)

如果两个独立的进程打开了同一个文件，那么：

所以只有v节点是独一无二的
每个打开该文件的进程都会获得一个各自的文件表项
如果多个进程同时访问一个文件，会出问题？

原子操作

#include <unistd.h>
ssize_t pread(int fd, void *buf, size_t count, off_t offset);
ssize_t pwrite(int fd, const void *buf, size_t count, off_t offset);

调用pread、pwirte相当于调用lseek后调用read，但是是原子性操作

dup和dup2

#include <unistd.h>
int dup(int oldfd);
int dup2(int oldfd, int newfd);

dup和dup2的作用都是复制一个文件描述符
不同的是dup2相当于先调用close(newfd)，在调用fcntl(oldfd,F_DUPFD,newfd)
dup2是个原子操作，而且包含上述两个调用

fcntl

fcntl可以改变已经打开的文件的属性

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );

fcntl() performs one of the operations described below on the open file descriptor fd. The operation is determined by cmd.

• F_GETFD (void) Return (as the function result) the file descriptor flags; arg is ignored.
• F_SETFD (int) Set the file descriptor flags to the value specified by arg.

修改文件描述符或者文件状态标志时需要谨慎，要先获得现在的标志值，然后按照期望修改，不能直接指向F_SETFD\F_SETFL，这样会改变之前设置的标志位

void setfl(int fd,int flags){
    int val;
    if(val=fcntl(fd,F_GETFL,0)<0)
        err_sys("error");
    val|=flags;
    if(fcntl(fd,F_SETFL,val)<0){
        err_sys("error");
    }
}