守护进程

linux 高级I/O函数

1、open

用于打开或创建文件、设备文件等。

#include <fcntl.h>

// 用于打开已存在的文件
int open(const char *pathname, int flags);
// 用于打开或创建文件，当需要创建文件时使用
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);

pathname：这是一个字符串指针，指向要打开或创建的文件的路径名。可以是绝对路径（如 /home/user/test.txt），也可以是相对路径（如 test.txt）。
flags：这是一个整数，用于指定打开文件的方式和一些额外的选项。常用的标志位如下：
O_RDONLY：以只读模式打开文件。
O_WRONLY：以只写模式打开文件。
O_RDWR：以读写模式打开文件。
O_CREAT：如果文件不存在，则创建该文件。使用此标志时，需要同时提供第三个参数 mode 来指定文件的权限。
O_EXCL：与 O_CREAT 一起使用时，如果文件已经存在，则 open 函数会失败并返回 -1，可用于确保创建一个新文件。
O_TRUNC：如果文件存在且以写模式打开，则将文件截断为长度为 0。
O_APPEND：以追加模式打开文件，每次写操作都会将数据追加到文件末尾。
mode：当使用 O_CREAT 标志时，需要提供此参数来指定新创建文件的权限。mode 是一个八进制数，通常使用 umask 来屏蔽一些权限位。例如，0644 表示文件所有者具有读写权限，而组用户和其他用户具有只读权限。

2、read/write

用于执行文件 I/O（输入 / 输出）操作的基础函数，它们可以对文件、设备等进行数据的读取和写入。

#include <unistd.h>

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

fd：这是一个文件描述符，代表要读取数据的文件、设备等。文件描述符通常是通过 open、socket 等函数返回得到的。
buf：这是一个指向缓冲区的指针，用于存储从文件中读取的数据。读取的数据会被存储到这个缓冲区中。
count：这是一个 size_t 类型的整数，表示要读取的最大字节数。

返回值
正数：表示实际成功读取的字节数。
0：表示已经到达文件末尾，没有更多数据可供读取。
-1：表示读取操作失败，此时 errno 会被设置为具体的错误码，可以通过 perror 或 strerror 函数来获取错误信息。

3、lseek

用于移动文件读写指针的位置。

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

fd：文件描述符，代表要操作的文件。这个文件描述符通常是通过 open 函数打开文件后返回得到的。
offset：偏移量，它是一个 off_t 类型的整数，用于指定从 whence 参数所指定的位置开始移动的字节数。可以是正数（表示向文件末尾方向移动）、负数（表示向文件开头方向移动）或 0。
whence：指定偏移量的起始位置，它有以下三种取值：
SEEK_SET：从文件的开头开始计算偏移量，即 offset 是相对于文件开头的字节数。
SEEK_CUR：从文件的当前读写位置开始计算偏移量，offset 是相对于当前位置的字节数。
SEEK_END：从文件的末尾开始计算偏移量，offset 是相对于文件末尾的字节数，通常 offset 取负数表示向文件开头方向移动。

返回值
成功：返回从文件开头到新的文件读写指针位置的字节数，类型为 off_t。
失败：返回 -1，并设置 errno 变量来指示具体的错误原因。常见的错误包括无效的文件描述符、不支持随机访问的设备等。

4、stat/lstat

用于获取文件或文件系统对象的状态信息，例如文件的权限、大小、创建时间、修改时间等。不过，它们在处理符号链接时有一些差异。

stat

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>

int stat(const char *pathname, struct stat *buf);

pathname：一个指向字符串的指针，代表要获取状态信息的文件或目录的路径名。可以是绝对路径（如 /home/user/test.txt），也可以是相对路径（如 test.txt）。
buf：一个指向 struct stat 结构体的指针，用于存储获取到的文件状态信息。

struct stat 结构体定义如下：

struct stat {
    dev_t     st_dev;         /* 文件所在设备的 ID */
    ino_t     st_ino;         /* 文件的 inode 编号 */
    mode_t    st_mode;        /* 文件的类型和权限 */
    nlink_t   st_nlink;       /* 硬链接的数量 */
    uid_t     st_uid;         /* 文件所有者的用户 ID */
    gid_t     st_gid;         /* 文件所有者的组 ID */
    dev_t     st_rdev;        /* 设备文件的设备 ID */
    off_t     st_size;        /* 文件的大小（字节） */
    blksize_t st_blksize;     /* 文件系统的块大小 */
    blkcnt_t  st_blocks;      /* 文件占用的块数 */
    time_t    st_atime;       /* 最后访问时间 */
    time_t    st_mtime;       /* 最后修改时间 */
    time_t    st_ctime;       /* 最后状态改变时间 */
};

返回值
成功：返回 0。
失败：返回 -1，并设置 errno 变量来指示具体的错误原因，例如文件不存在、权限不足等。

lstat

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>

int lstat(const char *pathname, struct stat *buf);

与 stat 函数的参数相同，pathname 是要获取状态信息的文件或目录的路径名，buf 是用于存储文件状态信息的 struct stat 结构体指针。

区别
当 pathname 是一个符号链接时，lstat 函数不会跟随符号链接，而是返回符号链接本身的状态信息。这意味着 lstat 函数可以用来判断一个文件是否为符号链接，因为符号链接的 st_mode 字段会有特定的标志位。

如果你需要获取符号链接所指向的目标文件的状态信息，应该使用 stat 函数。
如果你需要获取符号链接本身的状态信息，或者判断一个文件是否为符号链接，应该使用 lstat 函数。

5、pipe

主要用于在进程间进行通信，创建的管道是一种半双工的通信机制，即数据只能在一个方向上流动

#include<unistd.h>

int pipe(int fd[2]);

pipefd是一个包含两个整数的数组，用于存储管道的文件描述符。具体如下：
pipefd[0]：表示管道的读端文件描述符，进程可以通过这个文件描述符从管道中读取数据。
pipefd[1]：表示管道的写端文件描述符，进程可以通过这个文件描述符向管道中写入数据。

返回值
成功：返回 0，并且 pipefd 数组会被正确填充为管道的读端和写端文件描述符。
失败：返回 -1，并设置 errno 变量来指示具体的错误原因，常见的错误包括 EMFILE（当前进程已经打开了太多的文件描述符）、ENFILE（系统范围内的文件描述符已经用尽）等。

6、dup/dup2

dup

用于复制现有的文件描述符。

#include <unistd.h>

int dup(int oldfd);

oldfd：需要被复制的现有文件描述符。
返回值
成功：返回一个新的文件描述符，这个新的文件描述符与 oldfd 指向同一个文件表项。
失败：返回 -1，并设置 errno 变量来指示具体的错误原因，例如 EBADF 表示 oldfd 不是一个有效的文件描述符。

dup2

dup2 函数同样用于复制文件描述符，但它允许用户指定新的文件描述符的值。

#include <unistd.h>

int dup2(int oldfd, int newfd);

oldfd：需要被复制的现有文件描述符。
newfd：指定的新文件描述符的值。

返回值
成功：返回新的文件描述符（即 newfd）。
失败：返回 -1，并设置 errno 变量来指示具体的错误原因，例如 EBADF 表示 oldfd 或 newfd 不是有效的文件描述符。

7、fcntl

用于对已打开的文件描述符进行各种控制操作，比如改变文件的访问模式、获取或设置文件状态标志等。

#include <fcntl.h>

int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );

fd：需要进行操作的文件描述符，通常是通过 open、pipe、socket 等函数返回得到的。
cmd：指定要执行的操作命令，不同的命令会有不同的功能，并且可能需要额外的参数。常见的命令有以下几类：
复制文件描述符：F_DUPFD、F_DUPFD_CLOEXEC。
获取 / 设置文件状态标志：F_GETFL、F_SETFL。
获取 / 设置文件锁：F_GETLK、F_SETLK、F_SETLKW。
获取 / 设置文件描述符标志：F_GETFD、F_SETFD。
…：这是一个可变参数，根据 cmd 的不同，可能需要提供额外的参数。例如，当 cmd 为 F_DUPFD 时，需要提供一个整数作为新文件描述符的最小值；当 cmd 为 F_SETFL 时，需要提供一个整数表示要设置的文件状态标志。

返回值
成功：返回值取决于具体的 cmd。例如，当 cmd 为 F_DUPFD 时，返回一个新的文件描述符；当 cmd 为 F_GETFL 时，返回文件的状态标志。
失败：返回 -1，并设置 errno 变量来指示具体的错误原因，常见的错误包括 EBADF（无效的文件描述符）、EINVAL（无效的 cmd 命令）等。