Linux应用程序中常用函数

Linux应用程序常用函数在linux应用程序设计中，通常不需要去了底层的驱动是怎么实现的，只需要利用系统提供的接口函数，就可以去访问底层设备。这篇文档是记录自己学习《嵌入式linux应用程序开发详解》，其中主要介绍在应用程序中一些常用函数，并通过实例来介绍这些函数的用法。其中主要介绍了基于文件IO的编程，例如打开关闭，读写等等；进程及进程间通信；最后介绍了基于网络的的socket编程。一：文件I/O编程通过上面的系统框图，可以发现，应用程序有两种方式进行系统调用，直接调用和通过C库函数调用，也即是利用linux系统提供的文件IO和标准C库函函数的IO来进行系统调用。先说说基于linux系统的文件IO操作。㈠不带缓存的文件IO操作1.open（）函数功能描述：用于打开或创建文件，在打开或创建文件时可以指定文件的属性及用户的权限等各种参数。所需头文件:#includesys/types.h#includesys/stat.h#includefcntl.h函数原型:intopen(constchar*pathname,intflags,intperms)参数：pathname:被打开的文件名（可包括路径名如dev/ttyS0）flags:文件打开方式,O_RDONLY:以只读方式打开文件O_WRONLY:以只写方式打开文件O_RDWR:以读写方式打开文件O_CREAT:如果改文件不存在，就创建一个新的文件，并用第三个参数为其设置权限O_EXCL:如果使用O_CREAT时文件存在，则返回错误消息。这一参数可测试文件是否存在。此时open是原子操作，防止多个进程同时创建同一个文件O_NOCTTY:使用本参数时，若文件为终端，那么该终端不会成为调用open()的那个进程的控制终端O_TRUNC:若文件已经存在，那么会删除文件中的全部原有数据，并且设置文件大小为0O_APPEND:以添加方式打开文件，在打开文件的同时，文件指针指向文件的末尾，即将写入的数据添加到文件的末尾O_NONBLOCK:如果pathname指的是一个FIFO、一个块特殊文件或一个字符特殊文件，则此选择项为此文件的本次打开操作和后续的I/O操作设置非阻塞方式。O_SYNC:使每次write都等到物理I/O操作完成。O_RSYNC:read等待所有写入同一区域的写操作完成后再进行在open()函数中，falgs参数可以通过“|”组合构成，但前3个标准常量（O_RDONLY，O_WRONLY，和O_RDWR）不能互相组合。perms:被打开文件的存取权限，可以用两种方法表示，可以用一组宏定义：S_I(R/W/X)(USR/GRP/OTH),其中R/W/X表示读写执行权限，USR/GRP/OTH分别表示文件的所有者/文件所属组/其他用户,如S_IRUUR|S_IWUUR|S_IXUUR,（-rex------）,也可用八进制800表示同样的权限返回值：成功：返回文件描述符失败：返回-12.close（）函数功能描述：用于关闭一个被打开的的文件所需头文件：#includeunistd.h函数原型:intclose(intfd)参数：fd文件描述符函数返回值：0成功，-1出错3.read（）函数功能描述：从文件读取数据。所需头文件：#includeunistd.h函数原型：ssize_tread(intfd,void*buf,size_tcount);参数：fd：将要读取数据的文件描述词。buf：指缓冲区，即读取的数据会被放到这个缓冲区中去。count：表示调用一次read操作，应该读多少数量的字符。返回值：返回所读取的字节数；0（读到EOF）；-1（出错）。以下几种情况会导致读取到的字节数小于count：A.读取普通文件时，读到文件末尾还不够count字节。例如：如果文件只有30字节，而我们想读取100字节，那么实际读到的只有30字节，read函数返回30。此时再使用read函数作用于这个文件会导致read返回0。B.从终端设备（terminaldevice）读取时，一般情况下每次只能读取一行。C.从网络读取时，网络缓存可能导致读取的字节数小于count字节。D.读取pipe或者FIFO时，pipe或FIFO里的字节数可能小于count。E.从面向记录（record-oriented）的设备读取时，某些面向记录的设备（如磁带）每次最多只能返回一个记录。F.在读取了部分数据时被信号中断。读操作始于cfo。在成功返回之前，cfo增加，增量为实际读取到的字节数。4.write（）函数功能描述：向文件写入数据。所需头文件：#includeunistd.h函数原型：ssize_twrite(intfd,void*buf,size_tcount);返回值：写入文件的字节数（成功）；-1（出错）功能：write函数向filedes中写入count字节数据，数据来源为buf。返回值一般总是等于count，否则就是出错了。常见的出错原因是磁盘空间满了或者超过了文件大小限制。对于普通文件，写操作始于cfo。如果打开文件时使用了O_APPEND，则每次写操作都将数据写入文件末尾。成功写入后，cfo增加，增量为实际写入的字节数。5.lseek（）函数功能描述：用于在指定的文件描述符中将将文件指针定位到相应位置。所需头文件：#includeunistd.h，#includesys/types.h函数原型：off_tlseek(intfd,off_toffset,intwhence);参数：fd;文件描述符offset:偏移量，每一个读写操作所需要移动的距离，单位是字节，可正可负（向前移，向后移）whence:SEEK_SET:当前位置为文件的开头，新位置为偏移量的大小SEEK_CUR:当前位置为指针的位置，新位置为当前位置加上偏移量SEEK_END:当前位置为文件的结尾，新位置为文件大小加上偏移量的大小返回值：成功：返回当前位移失败：返回-1㈡标准IO操作下面的这图能很好的反映，用户通过文件IO和标准IO进行系统调用的区别。标准IO操作：标准I/O是ANSIC建立的一个标准I/O模型，是一个标准函数包和stdio.h头文件中的定义，具有一定的可移植性。文件IO操作：称之为不带缓存的IO（unbufferedI/O)。不带缓存指的是每个read，write都调用内核中的一个系统调用。也就是一般所说的低级I/O——操作系统提供的基本IO服务，与os绑定，特定于linix或unix平台。首先：两者一个显著的不同点在于，标准I/O默认采用了缓冲机制，比如调用fopen函数，不仅打开一个文件，而且建立了一个缓冲区（读写模式下将建立两个缓冲区），还创建了一个包含文件和缓冲区相关数据的数据结构。低级I/O一般没有采用缓冲，需要自己创建缓冲区，不过其实在linix或unix系统中，都是有使用称为内核缓冲的技术用于提高效率，读写调用是在内核缓冲区和进程缓冲区之间进行的数据复制。其次从操作的设备上来区分，文件I/O主要针对文件操作，读写硬盘等，它操作的是文件描述符，标准I/O针对的是控制台，打印输出到屏幕等，它操作的是字符流。对于不同设备得特性不一样，必须有不同api访问才最高效。标准IO的一些常用函数Fopen(),fclose(),fread(),fwrite();㈢如何避免竞争上面只是简单介绍文件操作的基本操作，如果当多个用户共同使用和操作一个文件时，就回导致对共享资源的的竞争，该怎么解决竞争呢？Linux最常用的办法就是给文件上锁。文件锁又包括建议性锁和强制性锁。实现上锁的方法有lock和fcntl，lock用于对文件施加建议性锁，而fcntl用于对文件施加强制性锁。同时，fcntl还能对文件的某一记录进行上锁，也就是记录锁，记录锁可以分为读取锁和写入锁，其中读取锁为共享锁，写入锁为互斥锁。intfcntl(intfd,intcmd,structflock*lock);fcntl()用来操作文件描述符的一些特性。参数fd代表欲设置的文件描述词，参数cmd代表欲操作的指令。有以下几种情况:F_DUPFD用来查找大于或等于参数arg的最小且仍未使用的文件描述词，并且复制参数fd的文件描述词。执行成功则返回新复制的文件描述词。请参考dup2()。F_GETFD取得close-on-exec旗标。若此旗标的FD_CLOEXEC位为0，代表在调用exec()相关函数时文件将不会关闭。F_SETFD设置close-on-exec旗标。该旗标以参数arg的FD_CLOEXEC位决定。F_GETFL取得文件描述词状态旗标，此旗标为open（）的参数flags。F_SETFL设置文件描述词状态旗标，参数arg为新旗标，但只允许O_APPEND、O_NONBLOCK和O_ASYNC位的改变，其他位的改变将不受影响。F_GETLK取得文件锁定的状态。F_SETLK设置文件锁定的状态。此时flcok结构的l_type值必须是F_RDLCK、F_WRLCK或F_UNLCK。如果无法建立锁定，则返回-1，错误代码为EACCES或EAGAIN。F_SETLKWF_SETLK作用相同，但是无法建立锁定时，此调用会一直等到锁定动作成功为止。若在等待锁定的过程中被信号中断时，会立即返回-1，错误代码为EINTR。参数lock指针为flock结构指针，定义如下structflcok{shortintl_type;shortintl_whence;off_tl_start;off_tl_len;pid_tl_pid;};l_type有三种状态:F_RDLCK建立一个供读取用的锁定F_WRLCK建立一个供写入用的锁定F_UNLCK删除之前建立的锁定l_whence也有三种方式:SEEK_SET以文件开头为锁定的起始位置。SEEK_CUR以目前文件读写位置为锁定的起始位置SEEK_END以文件结尾为锁定的起始位置。返回值成功则返回0，若有错误则返回-1，错误原因存于errno.Fcntl实例#includesys/types.h#includesys/stat.h#includesys/file.h#includeunistd.h#includestdio.h#includestdlib.h/*利用fcntl创建记录锁*/voidlock_set(intfd,inttype){structflocklock;lock.l_whence=SEEK_SET;lock.l_len=0;lock.l_start=0;while(1){lock.l_type=type;/*根据不同的type给文件上锁*/if((fcntl(fd,F_SETLK,&lock))==0){if(lock.l_type==F_RDLCK)printf(readlockissetby%d\n,getpid());elseif(lock.l_type==F_WRLCK)printf(writelockissetby%d\n,getpid());elseif(lock.l_type==F_UNLCK)printf(releaselockissetby%d\n,getpid());return;}/*判断文件是否可以上锁*/fcntl(fd,F_GETLK,&lock);if(lock.l_type!=F_UNLCK){if(lock.l_type==F_RDLCK)/*该文件已有读入琐*/printf(readlockissetby%d\n,lock.l_pid);elseif(lock.l_type==F_WRLCK)/*该文件已有写入锁*/printf(writelockalreadysetby%d\n,lock.l_pid);}}}intmain(void){intfd;fd=open(/home/fany/application/io/hello.c,O_RDWR,0666);if(fd0){perror(op