Операционная система UNIX

Многие программы явно не используют close(2) при завершении выполнения. Дело в том, что функция exit(2), вызываемая явно или неявно при завершении выполнения программы, автоматически закрывает открытые файлы.

Функции dup(2) и dup2(2)

Функция dup(2) используется для дублирования существующего файлового дескриптора:

 int dup(int fildes);

Файловый дескриптор fildes должен быть предварительно получен с помощью функций open(2), creat(2), dup(2), dup2(2) или pipe(2). В случае успешного завершения функции dup(2) возвращается новый файловый дескриптор, свойства которого идентичны свойствам дескриптора fildes. Оба указывают на один и тот же файл, одно и то же смещение, начиная с которого будет производиться следующая операция чтения или записи (файловый указатель), и определяют один и тот же режим работы с файлом. Правило размещения нового файлового дескриптора аналогично используемому в функции open(2).

Функция dup2(2) делает то же самое, однако позволяет указать номер файлового дескриптора, который требуется получить после дублирования:

 int dup2(int fildes, int fildes2);

Файловый дескриптор, подлежащий дублированию, передается в первом аргументе (fildes), а новый дескриптор должен быть равен fildes2. Если дескриптор fildes2 уже занят, сначала выполняется функция close(fildes2).

В качестве примера использования системного вызова dup2(2) рассмотрим вариант реализации слияния потоков в командном интерпретаторе shell:

 $ runme >/tmp/file1 2>&1

Фрагмент кода

 ...
 /* Закроем ассоциацию стандартного потока вывода (1)
  с файлом (терминалом) */
 close(1);
 /* Назначим стандартный поток вывода в файл
  /tmp/file1 (fd==1) */
 fd = open("/tmp/file1", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC);
 /* Выполним слияние потоков */
 dup2(fd, 2);
 ...

Функция lseek(2)

С файловым дескриптором связан файловый указатель, определяющий текущее смещение в файле, начиная с которого будет произведена последующая операция чтения или записи. В свою очередь каждая операция чтения или записи увеличивают значение файлового указателя на число считанных или записанных байт. При открытии файла, файловый указатель устанавливается равным 0 или, если указан флаг O_APPEND, равным размеру файла. С помощью функции lseek(2) можно установить файловый указатель на любое место файла и тем самым обеспечить прямой доступ к любой части файла. Функция имеет следующий вид:

 #include <unistd.h>
 off_t lseek(int fildes, off_t offset, int whence);

Интерпретация аргумента offset зависит от аргумента whence, который может принимать следующие значения:

SEEK_CUR	Указатель смещается на offset байт от текущего положения
SEEK_END	Указатель смещается на offset байт от конца файла
SEEK_SET	Указатель устанавливается равным offset

В случае успеха функция возвращает положительное целое, равное текущему значению файлового указателя.

Относительно системного вызова lseek(2) необходимо сделать два замечания. Во-первых, lseek(2) не инициирует никакой операции ввода/вывода, лишь изменяя значения файлового указателя в файловой таблице ядра. Во-вторых, смещение, указанное в качестве аргумента lseek(2), может выходить за пределы файла. В этом случае, последующие операции записи приведут к увеличению размера файла и, в то же время, к образованию дыры — пространства, формально незаполненного данными. В реальности, дыры заполняются нулями, но могут в ряде случаев привести к неприятным последствиям, с причиной и описанием которых вы сможете ознакомиться в главе 4 при обсуждении внутренней структуры файла.

Функция read(2) и readv(2)

Функции read(2) и readv(2) позволяют считывать данные из файла, на который указывает файловый дескриптор, полученный с помощью функций open(2), creat(2), dup(2), dup2(2), pipe(2) или fcntl(2). Функции имеют следующий вид:

 #include <unistd.h>

 ssize_t read(int fildes, void *buf, size_t nbyte);

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

 ssize_t readv(int fildes, struct iovec *iov, int iovcnt);

Аргументы, передаваемые функции read(2), указывают, что следует считать nbyte байт из файла, связанного с дескриптором fildes, начиная с текущего значения файлового указателя. Считанные данные помещаются в буфер приложения, указатель на который передается в аргументе buf. После завершения операции значение файлового указателя будет увеличено на nbyte.

Функция readv(2) позволяет выполнить iovcnt последовательных операций чтения за одно обращение к readv(2). Аргумент iov указывает на массив структур, каждый элемент которого имеет вид:

 struct {

 void *iov_base; Указатель на начало буфера

 size_t iov_len; Размер буфера

 } iovec;

Функция readv(2) считывает данные из файла и последовательно размещает их в нескольких буферах, определенных массивом iov. Такой характер работы, проиллюстрированный на рис. 2.8, получил название scatter read (от scatter (англ.) — разбрасывать). Общее число считанных байт в нормальной ситуации равно сумме размеров указанных буферов.

Рис. 2.8. Чтение файла с использованием нескольких буферов

Функции write(2) и writev(2)

Функции write(2) и writev(2) очень похожи на функции read(2) и readv(2), но используются для записи данных в файл. Функции имеют следующий вид:

 #include <unistd.>