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
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <string.h>
4
5 int main()
6 {
7 pid_t pid;
8 //以追加的形式打开文件
9 int fd = fd = open("test.txt", O_TRUNC | O_RDWR | O_APPEND | O_CREAT, 0777);
10 if(fd < 0)
11
{
12 perror("open");
13 return -1;
14 }
15 printf("fd = %d\n", fd);
16
17 fcntl(fd, F_SETFD, 0);//关闭fd的close-on-exec标志18
19 write(fd, "hello c program\n", strlen("hello c program!\n"));
20
21 pid = fork();
22 if(pid < 0)
23 {
24 perror("fork");
25 return -1;
26 }
27 if(pid == 0)
28 {
29 printf("fd = %d\n", fd);
30
31 int ret = execl("./main", "./main", (char *)&fd, NULL);
32 if(ret < 0)
33 {
34 perror("execl");
35 exit(-1);
36 }
37 exit(0);
38 }
39
40 wait(NULL);
41
42 write(fd, "hello c++ program!\n", strlen("hello c++ program!\n"));
43
44 close(fd);
45
46 return 0;
47 }main测试函数
1 int main(int argc, char *argv[]) 2 { 3 int fd = (int)(*argv[1]);//描述符 4 5 printf("fd = %d\n", fd); 6 7 int ret = write(fd, "hello linux\n", strlen("hello linux\n")); 8 if(ret < 0) 9 {10 perror("write");11 return -1;12 }13 14 close(fd);15 16 return 0;17 }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
1 #include <stdio.h>
2 #include <sys/types.h>
3 #include <unistd.h>
4 #include <sys/stat.h>
5 #include <fcntl.h>
6 #include <string.h>
7
8 /**********************使能非阻塞I/O********************
9 *int flags;
10 *if(flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0) < 0)
11 *{12 * perror("fcntl");
13 * return -1;
14 *}
15 *flags |= O_NONBLOCK;
16 *if(fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0)
17 *{
18 * perror("fcntl");
19 * return -1;
20 *}
21 *******************************************************/22
23 /**********************关闭非阻塞I/O******************
24 flags &= ~O_NONBLOCK;
25 if(fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0)
26 {
27 perror("fcntl");
28 return -1;
29 }
30 *******************************************************/
31
32 int main()
33 {
34 char buf[10] = {0};
35 int ret;
36 int flags;
37
38 //使用非阻塞io
39 if(flags = fcntl(STDIN_FILENO, F_GETFL, 0) < 0)
40 {
41 perror("fcntl");
42 return -1;
43 }
44 flags |= O_NONBLOCK;
45 if(fcntl(STDIN_FILENO, F_SETFL, flags) < 0)
46 {
47 perror("fcntl");
48 return -1;
49 }
50
51 while(1)
52 {
53 sleep(2);
54 ret = read(STDIN_FILENO, buf, 9);
55 if(ret == 0)
56 {
57 perror("read--no");
58 }
59 else
60 {
61 printf("read = %d\n", ret);
62 }
63
64 write(STDOUT_FILENO, buf, 10);
65 memset(buf, 0, 10);
66 }
67
68 return 0;
69 }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。
1 #include "filelock.h"
2
3 /* 设置一把读锁 */
4 int readLock(int fd, short start, short whence, short len)
5 {
6 struct flock lock;
7 lock.l_type = F_RDLCK;
8 lock.l_start = start;
9 lock.l_whence = whence;//SEEK_CUR,SEEK_SET,SEEK_END
10 lock.l_len = len;
11 lock.l_pid = getpid();
12 // 阻塞方式加锁13 if(fcntl(fd, F_SETLKW, &lock) == 0)
14 return 1;
15
16 return 0;
17 }
18
19 /* 设置一把读锁 , 不等待 */
20 int readLocknw(int fd, short start, short whence, short len)
21 {
22 struct flock lock;
23 lock.l_type = F_RDLCK;
24 lock.l_start = start;
25 lock.l_whence = whence;//SEEK_CUR,SEEK_SET,SEEK_END
26 lock.l_len = len;
27 lock.l_pid = getpid();
28 // 非阻塞方式加锁29 if(fcntl(fd, F_SETLK, &lock) == 0)
30 return 1;
31
32 return 0;
33 }
34 /* 设置一把写锁 */
35 int writeLock(int fd, short start, short whence, short len)
36 {
37 struct flock lock;
38 lock.l_type = F_WRLCK;
39 lock.l_start = start;
40 lock.l_whence = whence;
41 lock.l_len = len;
42 lock.l_pid = getpid();
43
44 //阻塞方式加锁
45 if(fcntl(fd, F_SETLKW, &lock) == 0)
46 return 1;
47
48 return 0;
49 }
50
51 /* 设置一把写锁 */
52 int writeLocknw(int fd, short start, short whence, short len)
53 {
54 struct flock lock;
55 lock.l_type = F_WRLCK;
56 lock.l_start = start;
57 lock.l_whence = whence;
58 lock.l_len = len;
59 lock.l_pid = getpid();
60
61 //非阻塞方式加锁62 if(fcntl(fd, F_SETLK, &lock) == 0)
63 return 1;
64
65 return 0;
66 }
67
68 /* 解锁 */
69 int unlock(int fd, short start, short whence, short len)
70 {
71 struct flock lock;
72 lock.l_type = F_UNLCK;
73 lock.l_start = start;
74 lock.l_whence = whence;
75 lock.l_len = len;
76 lock.l_pid = getpid();
77
78 if(fcntl(fd, F_SETLKW, &lock) == 0)
79 return 1;
80
81 return 0;
82 }
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