UNIX环境高级编程 - 文件I/O - 打开/创建/关闭文件

函数open和openat

#include <fcntl.h>

int open(const char* path,int oflag,.../*mode_t mode*/);

int openat(int fd,const char*path,int oflag,.../*mode_t mode */);

可以使用如下命令查看参数：

man 2 open

• 参数：

  • path:要打开或者创建文件的名字

  • oflag：用于指定函数的操作行为：

    必选的标志：（标志/常量定义于 fcntl.h 中）

    • O_RDONLY常量：文件只读打开
    • O_WRONLY常量：文件只写打开
    • O_RDWR常量：文件读、写打开
    • O_EXEC常量：只执行打开
    • O_SEARCH常量：只搜索打开（应用于目录）。本文涉及的操作系统都没有支持该常

    下面的常量是可选的（进行或运行）(不一定所有的操作系统支持，不同的系统得看实际情况)：

    • O_APPEND：每次写时都追加到文件的尾端
    • O_CLOEXEC：将FD_CLOEXEC常量设置为文件描述符标志
    • O_CREAT：若此文件不存在则创建它。在使用此选项时，需要同时说明参数mode（指定该文件的访问权限）
    • O_DIRECTORY：若path引用的不是目录，则出错
    • O_EXCL：若同时指定了O_CREAT时，且文件已存在则出错。根据此可以测试一个文件是否存在。若不存在则创建此文件。这使得测试和创建两者成为一个原子操作
    • O_NOCTTY：若path引用的是终端设备，则不将该设备分配作为此进程的控制终端
    • O_NOFOLLOW：若path引用的是一个符号链接，则出错
    • O_NONBLOCK：如果path引用的是一个FIFO、一个块特殊文件或者一个字符特殊文件，则文件本次打开操作和后续的 I/O 操作设为非阻塞模式。
    • O_SYNC：每次 write 等待物理 I/O 完成，包括由 write 操作引起的文件属性更新所需的 I/O
    • O_TRUNC： 如果此文件存在，且为O_WRONLY或者O_RDWR成功打开，则将其长度截断为0
    • O_RSYNC：使每一个read操作等待，直到所有对文件同一部分挂起的写操作都完成。
    • O_DSYNC：每次 write 等待物理 I/O 完成，但不包括由 write 操作引起的文件属性更新所需的 I/O

  • mode：文件访问权限。文件访问权限常量在 <sys/stat.h> 中定义，有以下九个：

    • S_IRUSR：用户读
    • S_IWUSR：用户写
    • S_IXUSR：用户执行
    • S_IRGRP：组读
    • S_IWGRP：组写
    • S_IXGRP：组执行
    • S_IROTH：其他读
    • S_IWOTH：其他写
    • S_IXOTH：其他执行

• 返回值：

  • 成功：返回文件描述符。
  • 失败：返回 -1

由 open/openat 返回的文件描述符一定是最小的未使用的描述符数字。

对于openat函数，被打开的文件名由fd和path共同决定：

• 如果path指定的是绝对路径，此时fd被忽略。openat等价于open

• 如果path指定的是相对路径名，则fd是一个打开目录的文件描述符。被打开的文件的绝对路径由该fd描述符对应的目录加上path组合而成

• 如果path是一个相对路径名，而fd是特殊值AT_FDCWD，则path相对于当前工作目录。被打开文件在当前工作目录中查找。

  • fd 是 AT_FDCWD 说明是当前目录

  

openat 函数是 POSIX.1中新增的函数，希望解決两个问题。

1. 让线程可以使用相对路径名打开目录中的文件，而不再只能打开当前工作目录。

   • 同一进程中的所有线程共享相同的当前工作目录，因此很难让同一进程的多个不同线程在同时间工作在不同的目录中。

2. 可以避免 time-of-check-to-time-of-use (TOCTTOU）错误。

   • TOCTTOU 错误的基本思想是：如果有两个基于文件的函数调用，其中第二个调用依赖于第一个调用的结果，那么程序是脆弱的。
   • 因为两个调用并不是原子操作，在两个函数调用之间文件可能改变了，这样也就造成了第一个调用的结果就不再有效，使得程序最终的结果是错误的。

函数creat

也可以使用creat 创建一个新文件。

#include <fcntl.h>

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

此函数等效于：

open(path, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, mode)

• 参数：
  • path:要创建文件的名字
  • mode：指定该文件的访问权限文件访问权限常量在 <sys/stat.h> 中定义，有下列九个：
    • S_IRUSR：用户读
    • S_IWUSR：用户写
    • S_IXUSR：用户执行
    • S_IRGRP：组读
    • S_IWGRP：组写
    • S_IXGRP：组执行
    • S_IROTH：其他读
    • S_IWOTH：其他写
    • S_IXOTH：其他执行
• 返回值：
  • 成功： 返回O_WRONLY打开的文件描述符
  • 失败： 返回 -1

creat的不足：

• 它以只写方式打开。若要先写再读，则需调用creat、close，然后再调用open进行读取。
• 若文件已存在则将文件截断为0。

现在可以使用新的open:

open(path, O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, mode)

为什么会有open了还需要creat？

历史原因，老版本的open没有O_CREAT标志。

函数close

可以使用close 关闭一个打开文件。

#include <unistd.h>

int close(int fd);

• 参数：
  • fd：待关闭文件的文件描述符
• 返回值：
  • 成功：返回 0
  • 失败：返回 -1

注意：

• 进程关闭一个文件会释放它加在该文件上的所有记录锁。
• 当一个进程终止时，内核会自动关闭它所有的打开的文件。