Linux系统编程(3)文件读写操作

月仁不吃五饼

Linux系统编程(4)文件读写操作

通过read()读文件

#include <unistd.h>

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

每个参数分别是什么

参数 1：`int fd`

fd 是文件描述符，一般来自：
- open() 打开文件
- 或者标准输入 0（STDIN_FILENO）
内核用 fd 找到你打开的“文件对象 + 当前偏移量”等状态。

参数 2：`void *buf`

你提供的缓冲区地址，用来装读出来的数据。
必须保证这块内存可写并且至少有 count 个字节容量。
例如：

char buf[4096];
read(fd,buf,sizeof(buf));

参数 3：`size_t count`

你希望这次最多读取多少字节。
注意：这是“最多”，不是“必须读满”。

每次调用read()函数，会从fd指向的文件的当前偏移开始读取len字节到buf所指向的内存中。执行成功时，返回写入buf中的字节数；出错时，返回-1，并设置errno值。fd的文件位置指针会向前移动，移动的长度由读取到的字节数决定。如果fd所指向的对象不支持seek操作（比如字符设备文件），则读操作总是从“当前”位置开始。
基本用法很简单。下面这个例子就是从文件描述符fd所指向的文件中读取数据并保存到word中。读取的字节数即unsigned long类型的大小，在Linux的32位系统上是4字节，在64位系统上是8字节。成功时，返回读取的字节数；出错时，返回-1：**

usigned long world;
ssize_t nr
nr = read(fd,&world,sizeof(world));
if(nr==-1)......

返回值三种情况（必须背熟）

情况 A：返回值 `> 0`

表示实际读取到的字节数，比如返回 1000，就说明 buf[0..999] 有效。
不保证等于 count：读文件也可能因为系统缓冲、信号等原因“读不满”。

情况 B：返回值 `== 0`

表示 EOF（文件结束）：已经读到文件末尾，再读就没有数据了。
对普通文件，这是“读完”的标志。

情况 C：返回值 `== -1`

表示出错，具体原因在全局变量 errno 里。
最常见的你需要认识两个：
- errno == EINTR：被信号打断，通常重试即可
- errno == EAGAIN / EWOULDBLOCK：非阻塞读时没数据（普通文件很少遇到）

读入所有字节

诚如前面所描述的，由于调用read()会有很多不同情况，如果希望处理所有错误并且真正每次读入len个字节（至少读到EOF），那么之前简单“粗暴”的read()调用并不合理。要实现这一点，需要有个循环和一些条件语句，如下：

ssize_t ret;//声明返回值
size_t length;//声明需要读取的字节长度
while(len>0 && ret=read(fd,buf,length) ){
  if(ret==-1){
   if(error==EINTR) continue;
  perror("read"); 
  break;
}
  len-=(size_t)ret;
  buf+=ret;
}

read() 读出来的是原始字节，它只返回“实际读了多少字节”，不会自动在末尾补 '\0'。

所以：

如果把 read 的结果当作 C 字符串来用，必须自己加终止符，并且要预留一个字节空间。
实例：

char buf[1024];
ssize_t n = read(fd, buf, sizeof(buf) - 1); // 预留 1 字节给 '\0'
if (n > 0) {
    buf[n] = '\0';  // 手动补 '\0'
    printf("%s", buf);
}

补充两点常见坑：

read 读到的内容里可能本来就包含 '\0'（比如二进制文件），这时即使你手动补了终止符，printf("%s") 也会在中间的 '\0' 提前截断。
如果 n == sizeof(buf)-1，上面这种写法仍然安全，因为你预留了 1 字节。

阻塞IO（先了解即可）

有时，开发人员不希望read()调用在没有数据可读时阻塞在那里。相反地，他们希望调用立即返回，表示没有数据可读。这种方式称为非阻塞I/O，它支持应用以非阻塞模式执行I/O操作，因而如果是读取多个文件，以防错过其他文件中的可用数据。
因此，需要额外检查errno值是否为EAGAIN。正如前面所讨论的，如果文件描述符以非阻塞模式打开（即open()调用中指定参数为O_NONBLOCK，open()调用的参数”），并且没有数据可读，read()调用会返回-1，并设置errno值为EAGAIN，而不是阻塞模式。当以非阻塞模式读文件时，必须检查EAGAIN，否则可能因为丢失数据导致严重错误。你可能会用到如下代码：

 char buf[MAX_SIZE];
 usigned int len;
 start:
 ssize_t ret = read(fd,buf,len);
 if (ret==-1){
	 if(error==ENTER) goto satrt;
	else if(error==EAGAIN)....;
	else...;
 }

怎么打开非阻塞设置

方法 A：open 时带 O_NONBLOCK

int fd = open("a.txt",O_RDONLY | O_NONBLOCK);

方法 B：对已有 fd 用 fcntl 打开非阻塞

#include <fcntl.h>

int flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
fcntl(fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);

非阻塞读的正确姿势：配合 select/poll/epoll

非阻塞不是让你疯狂 while(read...) 空转（那会 CPU 100%），而是：

1）先等“可读事件”（有数据了再读）
2）再 read()，并且通常要一直读到 EAGAIN 才停（把缓冲区读空）

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <poll.h>

int main() {
    int fd = STDIN_FILENO;

    int flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
    fcntl(fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);

    char buf[1024];

    while (1) {
        struct pollfd pfd = { .fd = fd, .events = POLLIN };
        int r = poll(&pfd, 1, 5000); // 等 5 秒
        if (r == 0) { puts("timeout..."); continue; }
        if (r < 0) { perror("poll"); break; }

        // 可读了：把当前能读的都读出来（直到 EAGAIN）
        while (1) {
            ssize_t n = read(fd, buf, sizeof(buf));
            if (n > 0) {
                write(STDOUT_FILENO, buf, (size_t)n);
                continue;
            }
            if (n == 0) return 0; // EOF
            if (errno == EINTR) continue;
            if (errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK) break;
            perror("read");
            return 1;
        }
    }
    return 0;
}

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