Linux函数fcntl/system学习

本文主要是介绍Linux函数fcntl/system学习，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

本文针对项目中用到的几个函数进行详细分析，并尽可能的添加示例进行验证学习。比如fcntl/ioctl函数、system/exec函数、popen/pclose函数、mmap函数等。
重点参考了《UNP》和《Linux程序设计》第四版。

一、fcntl函数

fcntl函数可以改变或者查看已打开文件的性质。该函数的定义如下：

#include <fcntl.h>  
int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );

fcntl有5种功能：

1. 复制一个现有的描述符。（cmd = F_DUPFD）
2. 获取/设置文件描述符标记。（cmd = F_GETFD 或 F_GETFD）
3. 获取/设置文件状态标记。（cmd = F_GETFL 或 F_SETFL）
4. 获取/设置异步I/O所有权。（cmd = F_GETOWN 或 F_SETOWN）
5. 获取/设置记录锁。（cmd = F_GETLK、F_SETLK或F_SETLKW）

我们这里重点分析10种cmd值中的前7种：

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F_DUPFD：复制一个文件描述符，新文件描述符作为返回值。它是尚未打开的各描述符中大于或者等于第三个参数arg
值中各值的最小值。新描述符与filedes共享同一文件表项。但是新的描述符有它自己的一套文件描述符标志，其中close_on_exec标志被清除。

fcntl(filedes, F_DUPFD, 0);
//等同于调用
dup(filedes);  

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F_GETFD：对应于filedes的文件描述符标志作为函数值返回。
F_SETFD：对应于filedes设置文件描述符标志，新标志按第三个参数(取为整数值)设置。

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F_GETFL：获取文件的状态标志作为函数的返回值。这边状态标志就是open函数中的状态。不幸的是，三个访问标志位
（O_RDONLY，O_WRONLY和O_RDWR）并不各占一位（这3种标志的值分别是0,1,2，由于历史原因，这三种值是互斥），因此首先必须用屏蔽字O_ACCMODE获取访问模式位，然后将结果与这三种值中的任一种做比较。

F_SETFL：将文件状态设置为第三个参数的值。可以更改的几个标志位是：O_APPEND，O_NONBLOCK，O_SYNC，O_DSYNC，O_RSYNC，O_FSYNC，O_ASYNC。

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F_GETOWN：取当前接收SIGIO和SIGURG信号的进程ID和进程组ID。
F_SETOWN：设置接受SIGIO和SIGURG信号的进程ID和进程组ID。正的arg指定一个进程ID，负的arg表示等于arg绝对值的一个进程组ID。

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这里首先用《UNP》中一个例子来演示：打印指定描述符的文件标志

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <unistd.h>  
#include <errno.h>  
#include <fcntl.h>  int main()  
{  int   fd;  int   var;  if ((fd = open("test.txt", O_RDWR | O_CREAT | O_EXCL, 0664)) == -1)  {  perror("open error");  exit(1);  }  if ((var = fcntl(fd, F_GETFL, 0)) < 0)  {  perror("fcntl error");  close(fd);  exit(1);  }  switch(var & O_ACCMODE)  {  case O_RDONLY:  printf("Read only..\n");  break;  case O_WRONLY:  printf("Write only..\n");  break;  case O_RDWR:  printf("Read And Write..\n");  break;  default:  printf("Do't know..\n");  break;  }  if (var & O_APPEND)  {  printf("And Append..\n");  }  if (var & O_NONBLOCK)  {  printf("And Nonblocking..\n");  }  if (close(fd) == -1)  {  perror("close error");  }  return 0;  
}  

运行：

当然，更常见的用法是：在修改文件描述符标志或文件状态标志时，先取得现有的状态值，然后根据需要修改它，最后设置新标志值。
示例：

增加文件的某个flags，比如文件是阻塞的，想设置成非阻塞:
flags = fcntl(fd,F_GETFL,0);
flags |= O_NONBLOCK;
fcntl(fd,F_SETFL,flags);取消文件的某个flags，比如文件是非阻塞的，想设置成为阻塞:
flags = fcntl(fd,F_GETFL,0);
flags &= ~O_NONBLOCK;
fcntl(fd,F_SETFL,flags);

unp中将其封装为函数：

void set_fl(int fd, int flags)
{int val;if( (val = fcntl(fd,F_GETFL,0)) < 0)perror("fcntl F_GETFL error");val |= flags; //或运算，添加标志位//val &= ~flags; //与运算，清除标志位if( fcntl(fd,F_SETFL, val) <0)perrror("fcntl F_SETFL error");
}

二、ioctl函数

ioctl函数是I/O操作的杂物箱，终端I/O是ioctl的最大使用方面。

#include <unistd.h>  //system V
#include <sys/ioctl.h> //BSD and linux
#include <stropts.h> // XSI STREAMSint ioctl(int filedes, int request, ...); //命令执行成功，返回零;出错则返回-1

参数一：filedes, 表示要操作的文件描述符
参数二：request, 表示ioctl函数的操作选项，不同的选项具有不同的功能。
参数三，是一个void*的指针类型，要根据request参数来决定。

主要用在驱动程序中。

三、system函数分析

在linux中我们可以通过system()来执行一个shell命令。

#include<stdlib.h>
int system(const char *command);

很多人不推荐使用system函数，是因为它的返回值很多人没有弄清楚：

（1）当参数command是NULL时
在参数为NULL的情况下，system函数的返回值很简单明了，只有0和1。返回1，表明系统的命令处理程序，即/bin/sh是可用的。相反，如果命令处理程序不可用，则返回0。

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
int main(int argc, const char *argv[])  
{  int ret = system(NULL);  printf("ret = %d\n", ret);  return 0;  
}  

在我的系统上通过ls -l /bin/sh可以看出/bin/sh是个软链接，指向/bin/dash这个SHELL，我们可以通过unlink命令先取消这个软链接，会发现程序返回0，如果再次建立这个软链接，则system返回1。
UNP中说，如果参数为空指针，则仅当命令处理程序可用时，system返回非0值，这一特征可用确定在一个操作系统上是否支持system函数。在Unix中，system总是可用的，即返回非0值。

（2）当参数command不为NULL时
因为system在其实现中调用了fork、exec和waitpid，因此有三种返回值：
1. 如果fork失败或者waitpid返回除EINTR之外的出错，则system返回-1，而且errno中设置了错误类型值。
2. 如果exec失败（表示不能执行shell），则其返回值如同shell执行了exit(127)一样，即返回127。
3. 否则所有三个函数（fork、exec和waitpid）执行成功，并且system函数返回值是shell的终止状态。

那么如何正确获取shell的返回值呢？
POSIX.1中规定终止状态用定义在“sys/wait.h”中的各个宏来查看。有四个互斥的宏可用来取得进程终止的原因，它们的名字都以WIF开始。基于这四个宏中哪一个值为真，就可以选用其他的宏来取得终止状态、信号编号等。

宏WIFEXITED用于判断子进程是否正常退出，若为真，则执行宏WEXITSTATUS得到子进程的退出状态码。
宏WIFSIGNALED用于判断子进程异常终止，若为真，则执行宏WEXITSTATUS取得子进程终止的信号编号。
宏WIFSTOPPED用于判断暂停子进程返回状态，若为真，则执行宏WSTOPSIG取得子进程暂停的信号编号。

这里以获取system(“uname -a”)返回值为例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>#include <sys/wait.h>
void get_exit(int status)
{if(WIFEXITED(status))printf("normal termination,exit status=%d\n",WEXITSTATUS(status));else if(WIFSIGNALED(status))printf("abnormal termination,signal num=%d\n",WTERMSIG(status));else if(WIFSTOPPED(status))printf("child stopped,signal num=%d\n",WSTOPSIG(status));}
int main()
{int ret = system("uname -a");get_exit(ret);return 0;
}

这篇关于Linux函数fcntl/system学习的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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