文件操作的系统调用接口

1.lseek函数：
调用lseek函数可以改变文件位置。
文件位置：在GNU系统和POSIX.1系统中，文件位置是一个整数，表示距离文件位置起始处的字节数。

#include <sys/types.h>
#inlcude <unistd.h>
off_t lseek(int fildes,off_t offset,int whence);
whence取值常量为：

SEEK_SET：将文件位置设置在距文件开始处offset个字节。
SEEK_CUR：将文件位置设置在其当前值加offset，offset可正
可负。
SEEK_END：将文件位置设置为文件长度加offset，offset可正
可负。
lseek执行成功，返回新的文件位置，若出错返回-1

2.stat,fstat和lstat函数
获得文件状态信息：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
int stat(const char *path,struct stat *buf);
int fstat(int filedes,struct stat *buf);
int lstat(const char *path,struct stat *buf);

lstat与stat类似，lstat当文件时一个符号链接时，返回的是该符号链接本身的信息。stst返回的是它指向的文件信息。
成功返回0.错误返回-1.

3.内核使用三种数据结构来表示一个打开的文件：

（1） 每个进程在进程表（process table）中都有一个记录项（entry）,记录项中包含一张文件描述符表，与每个文件描述符相关联的是：文件描述符标志（file descriptor flags），指向一个文件表项（file table entry）的指针。
（2）内核为每个打开的五年级维持一张文件表，每个表项包含：当前状态标志，当前文件偏移量（file offset），指向文件v结点表项的指针。
（3）每个打开的文件（设备）都有一个V结点，v结点包含文件类型信息和对文件进行各种操作的函数的指针。对大多数文件，v节点还包含了文件i节点。i节点是在打开文件时从磁盘上读入内存的，i节点包含了文件的所有者，文件长度，指向文件实际数据块在磁盘上所在位置的指针等。







上图是两个独立的进程各自打开同一个文件，第1个进程在文件描述符3上打开文件，第2个进程在文件描述符4上打开文件。打开文件的每个进程都会获得一个文件表项，但对于一个给定的文件只有一个v节点表项。

每个进程都有自己的文件表项：每个进程都有它自己对于该文件的当前偏移量。

4.文件读写操作的进一步说明：
每次完成write后，在文件表项中的当前文件偏移量（current file offset）增加缩写字节数，进行更新。若当前文件偏移量超过当前文件长度（current file size），则在i节点表项中的文件长度被设置为当前偏移量。
如果用O_APPEND标志打开一个文件，则每次对这种具有添写标志的文件执行写操作时，文件表项中的当前文件偏移量首先被设置为i节点表项中的文件，这就是使得每次写入的数据都会被加到文件的当前结尾处。
若用lseek函数定位，当前文件尾端，则文件表项中的当前文件偏移量被设置为i节点表项中的当前长度
lseek函数只修改文件表项中的当前文件偏移量，没有进行任何I/O操作。

5.原子操作（atomic operartions）的说明：
一般来说，原子操作是由多步操作组成。

补充原子举例：

1.情况一：
当没有使用O_APPEND选项时，将数据写到一个文件尾端，
使用lseek(fs,0L,seek_end);
write(fd,buf,100);
对于单个进程可以正常，对于多个进程同时使用这两个函数进行操作，则会出现逻辑错误。

pread和pwrite函数：
#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);
pread和pwrite类似于同时调用了lseek和read或者lseek和write函数。

2.情况二：
创建一个文件，调用open函数，并且指定O_CREAT和O_EXCL选项时，若文件已经存在，则open函数执行失败。这里就是将检查文件是否存在和创建文件合并为一个院子操作。

6.fcntl函数：
fcntl函数可以改变已经打开的文件性质：
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int fcntl(int fd,int cmd);
int fcntl(int fd,int cmd,long arg);
int fcntl(int fd,int cmd,struct flock *lock);

fcntl函数的5种功能：

复制一个现有的文件描述符 (cmd = F_DUPFD)
(2) 获得/设置文件描述符标志 (cmd = F_GETFD or F_SETFD)
(3) 获得/设置文件状态标志 (cmd = F_GETFL or F_SETFL)
(4) 获得/设置异步I/O所有权 (cmd = F_GETOWN or
F_SETOWN)
(5) 获得/设置记录锁 (cmd = F_GETLK, F_SETLK, or
F_SETLKW）

在修改文件描述符标志（file descriptor flags）或者文件状态标志（file status flags）时必须谨慎，应先获取当前的标志值，根据需要进行修改，然后设定新的标志。

例如设置一个文件状态标志：
void setFL(int fd,int flags)
{
int val;
val = fcntl(fd,F_GETFL,0);
val |= flags；//打开文件状态标志，val &= ~flags表示关闭
fcntl(fd,F_SETFL,val) < 0;

}