文件操作 #
- read 返回实际的字节数，文件结束时返回0，文件失败返回-1。
- write 返回实际写入的字节数，文件失败返回-1。
读文件/网络数据： read(fd, buf, sizeof(buf))
读字符串： n = read(fd, buf, sizeof(buf)-1) buf[n] = ‘\0’
| fd | FILE* |
|---|---|
| 内核对象 | 用户态对象 |
| open | fopen |
| read | fread |
| write | fwrite |
| close | fclose |
| 无缓冲 | 有缓冲 |
open #
- open() 常用 Flags 表
| 宏 | 含义 | 说明 |
|---|---|---|
| O_RDONLY | 只读 | 打开后只能读 |
| O_WRONLY | 只写 | 打开后只能写 |
| O_RDWR | 读写 | 可读可写 |
| O_CREAT | 创建文件 | 文件不存在则创建 |
| O_EXCL | 独占创建 | 配合 O_CREAT 使用，文件存在则失败 |
| O_TRUNC | 清空文件 | 打开时清空原内容 |
| O_APPEND | 追加写 | 每次写都追加到末尾 |
| O_NONBLOCK | 非阻塞 | 常用于管道、socket |
| O_SYNC | 同步写 | 写入立即同步到磁盘 |
| O_DSYNC | 数据同步 | 只同步数据，不同步元数据 |
| O_CLOEXEC | exec时关闭 | exec后自动关闭fd |
| O_DIRECTORY | 必须是目录 | 不是目录则失败 |
| O_NOFOLLOW | 不跟随软链接 | 防止符号链接攻击 |
| O_TMPFILE | 临时匿名文件 | Linux高级特性 |
- 面试高频组合总结
// 只读
open("a.txt", O_RDONLY);
// 读写
open("a.txt", O_RDWR);
// 创建
open("a.txt", O_RDWR | O_CREAT, 0664);
// 覆盖写
open("a.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0664);
// 追加写
open("a.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0664);
// 独占创建
open("a.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_EXCL, 0664);lseek 和 fseek #
lseek 和 fseek 最大区别是什么
lseek 操作 fd，fseek 操作 FILE*
lseek 属于系统调用，fseek 属于标准库函数
lseek 无缓冲，fseek 有缓冲
实际开发中：系统编程（进程、管道、网络、驱动）→ lseek,普通文件处理（文本、配置文件）→ fseek
fcntl #
- fcntl 是文件控制函数
- fcntl 的作用是获取或设置文件描述符的状态位
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int fcntl(int fd, int cmd, ...);| cmd | 作用 | 常用程度 |
|---|---|---|
| F_GETFL | 获取文件状态标志 | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
| F_SETFL | 设置文件状态标志 | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
| F_GETFD | 获取文件描述符标志 | ⭐⭐⭐⭐ |
| F_SETFD | 设置文件描述符标志 | ⭐⭐⭐⭐ |
| F_DUPFD | 复制fd | ⭐⭐⭐ |
| F_DUPFD_CLOEXEC | 带CLOEXEC复制fd | ⭐⭐⭐ |
| F_GETLK | 获取锁状态 | ⭐⭐ |
| F_SETLK | 设置文件锁(非阻塞) | ⭐⭐ |
| F_SETLKW | 设置文件锁(阻塞) | ⭐⭐ |
- F_GETFD/F_SETFD 管理 FD_CLOEXEC。
- F_GETFL/F_SETFL 管理 O_NONBLOCK、O_APPEND 等文件状态标志。
| 分类 | 命令 | 标志 |
|---|---|---|
| 文件描述符标志 | F_GETFD / F_SETFD | FD_CLOEXEC |
| 文件状态标志 | F_GETFL / F_SETFL | O_NONBLOCK |
| 文件状态标志 | F_GETFL / F_SETFL | O_APPEND |
| 文件状态标志 | F_GETFL / F_SETFL | O_SYNC |
| 文件状态标志 | F_GETFL / F_SETFL | O_RDWR |
- 设置非阻塞
int flags;
flags = fcntl(fd, F_GETFL);
fcntl(
fd,
F_SETFL,
flags | O_NONBLOCK
);- 恢复阻塞
int flags;
flags = fcntl(fd, F_GETFL);
flags &= ~O_NONBLOCK;
fcntl(
fd,
F_SETFL,
flags
);- F_GETFL -> 获取文件状态
- F_SETFL -> 设置文件状态
- F_GETFD -> 获取描述符标志
- F_SETFD -> 设置描述符标志
- | -> 添加属性
- &~ -> 删除属性
- O_NONBLOCK -> 非阻塞
- FD_CLOEXEC -> exec自动关闭
案例： 复制文件 #
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
// 打开源文件
int src = open("a.txt", O_RDONLY);
if(src == -1)
{
perror("open src");
return -1;
}
// 打开目标文件
int dst = open(
"b.txt",
O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,
0664
);
if(dst == -1)
{
perror("open dst");
close(src);
return -1;
}
char buf[4096];
ssize_t n;
while((n = read(src, buf, sizeof(buf))) > 0)
{
write(dst, buf, n);
}
if(n == -1)
{
perror("read");
}
close(src);
close(dst);
printf("copy success!\n");
return 0;
}exec 函数簇 #
- exec 系列为什么要以 NULL 结尾？
exec函数簇中的参数都是以NULL结尾的，这是为了避免参数列表中的最后一个参数为空字符串时，被系统认为是命令行参数，argv 是一个以 NULL 结尾的字符指针数组。
IPC 通讯 #
目的：数据传输、进程间控制、进程同步、事件通知
通讯方式 #
1. 管道 #
- (匿名管道，命名管道，标准流管道)
2. 共享内存 #
- 两大类 System V 和 POSIX 共享内存
- 申请内存映射：
shmget() ipcs -m是指 显示所有共享内存ipcrm -m shmid删除共享内存- 连接共享内存：
shmat() - 断开共享内存：
shmdt() - 共享内存回收：
shmctl()参数 IPC_RMID、IPC_STAT、IPC_SET - P操作：必须考虑SEM_UNDO，防止崩溃后资源泄漏。
- V操作：永远不要设置SEM_UNDO，它不是为释放操作设计的。
3. 消息队列 #
- 一条消息队列，最大容量是 16384字节(16K)；一条消息最大长度为8192字节(8K).
核心API与流程
- 生成键值 (ftok)：通过文件路径和项目ID生成一个唯一的 key_t 键值，用于标识消息队列。
- 创建/获取队列 (msgget)：根据键值创建新的消息队列或获取已存在的队列，需指定权限（如 IPC_CREAT | 0666）。
- 发送消息 (msgsnd)：将消息写入队列。消息结构体必须以 long mtype（消息类型，必须大于0）开头，后面跟着消息正文。
- 接收消息 (msgrcv)：从队列读取消息并自动将其从队列中删除。其最大特点是支持按类型过滤接收： msgtyp = 0：按FIFO顺序接收第一条消息；msgtyp > 0：只接收指定类型的第一条消息；msgtyp < 0：接收类型值小于等于其绝对值的最小类型消息。
- 控制队列 (msgctl)：用于删除队列（IPC_RMID）、获取状态信息（IPC_STAT）或修改权限（IPC_SET）。
开发避坑指南
- System V 的残留问题：System V 消息队列是随内核持续的，如果程序异常退出且未调用 msgctl(IPC_RMID) 删除队列，消息队列会残留在系统中。需使用 ipcs -q 查看并用 ipcrm -q 手动清理。
- 内存泄漏防范：在自定义消息队列中，出队（mq_pop）后务必 free 掉消息体（body）、消息结构体（msg）以及队列节点（node），防止内存泄漏。
- 销毁队列的规范：销毁内存队列时，不仅要销毁互斥锁和条件变量，还要遍历链表释放所有残留的消息节点。
4. 信号量 #
- 含义：内核变量
- 创建信号量：
semget() - semop 操作：
semop()