read()函數(shù)??

2011-03-23 16:28:37|??分類：?linux?|??標簽：?|字號大中小?訂閱

read
函數(shù)從打開的設備或文件中讀取數(shù)據(jù)。

#include <unistd.h> ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count); 返回值：成功返回讀取的字節(jié)數(shù)，出錯返回-1并設置errno，如果在調(diào)read之前已到達文件末尾，則這次read返回0 參數(shù) count 是請求讀取的字節(jié)數(shù)，讀上來的數(shù)據(jù)保存在緩沖區(qū)buf中，同時文件的當前讀寫位置向后移。注意這個讀寫位置和使用C標準I/O庫時的讀寫位置有可能不同，這個讀寫位置是記在內(nèi)核中的，而使用C標準I/O庫時的讀寫位置是用戶空間I/O緩沖區(qū)中的位置。比如用fgetc讀一個字節(jié)，fgetc有可能從內(nèi)核中預讀1024個字節(jié)到I/O緩沖區(qū)中，再返回第一個字節(jié)，這時該文件在內(nèi)核中記錄的讀寫位置是1024，而在FILE結(jié)構(gòu)體中記錄的讀寫位置是1。注意返回值類型是ssize_t，表示有符號的size_t，這樣既可以返回正的字節(jié)數(shù)、0（表示到達文件末尾）也可以返回負值-1（表示出錯）。 read函數(shù)返回時，返回值說明了buf中前多少個字節(jié)是剛讀上來的。有些情況下，實際讀到的字節(jié)數(shù)（返回值）會小于請求讀的字節(jié)數(shù)count，例如：讀常規(guī)文件時，在讀到count個字節(jié)之前已到達文件末尾。例如，距文件末尾還有30個字節(jié)而請求讀100個字節(jié)，則read返回30，下次read將返回0。

從終端設備讀，通常以行為單位，讀到換行符就返回了。

從網(wǎng)絡讀，根據(jù)不同的傳輸層協(xié)議和內(nèi)核緩存機制，返回值可能小于請求的字節(jié)數(shù)，后面socket編程部分會詳細講解。

write
函數(shù)向打開的設備或文件中寫數(shù)據(jù)。

#include <unistd.h> ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count); 返回值：成功返回寫入的字節(jié)數(shù)，出錯返回-1并設置errno寫常規(guī)文件時，write的返回值通常等于請求寫的字節(jié)數(shù) count，而向終端設備或網(wǎng)絡寫則不一定。

讀常規(guī)文件是不會阻塞的，不管讀多少字節(jié)，read一定會在有限的時間內(nèi)返回。從終端設備或網(wǎng)絡讀則不一定，如果從終端輸入的數(shù)據(jù)沒有換行符，調(diào)用read讀終端設備就會阻塞，如果網(wǎng)絡上沒有接收到數(shù)據(jù)包，調(diào)用read從網(wǎng)絡讀就會阻塞，至于會阻塞多長時間也是不確定的，如果一直沒有數(shù)據(jù)到達就一直阻塞在那里。同樣，寫常規(guī)文件是不會阻塞的，而向終端設備或網(wǎng)絡寫則不一定。

現(xiàn)在明確一下阻塞（Block）這個概念。當進程調(diào)用一個阻塞的系統(tǒng)函數(shù)時，該進程被置于睡眠（Sleep）狀態(tài)，這時內(nèi)核調(diào)度其它進程運行，直到該進程等待的事件發(fā)生了（比如網(wǎng)絡上接收到數(shù)據(jù)包，或者調(diào)用sleep指定的睡眠時間到了）它才有可能繼續(xù)運行。與睡眠狀態(tài)相對的是運行（Running）狀態(tài)，在Linux內(nèi)核中，處于運行狀態(tài)的進程分為兩種情況：

正在被調(diào)度執(zhí)行。CPU處于該進程的上下文環(huán)境中，程序計數(shù)器（eip）里保存著該進程的指令地址，通用寄存器里保存著該進程運算過程的中間結(jié)果，正在執(zhí)行該進程的指令，正在讀寫該進程的地址空間。

就緒狀態(tài)。該進程不需要等待什么事件發(fā)生，隨時都可以執(zhí)行，但CPU暫時還在執(zhí)行另一個進程，所以該進程在一個就緒隊列中等待被內(nèi)核調(diào)度。系統(tǒng)中可能同時有多個就緒的進程，那么該調(diào)度誰執(zhí)行呢？內(nèi)核的調(diào)度算法是基于優(yōu)先級和時間片的，而且會根據(jù)每個進程的運行情況動態(tài)調(diào)整它的優(yōu)先級和時間片，讓每個進程都能比較公平地得到機會執(zhí)行，同時要兼顧用戶體驗，不能讓和用戶交互的進程響應太慢。

下面這個小程序從終端讀數(shù)據(jù)再寫回終端。

例 28.2. 阻塞讀終端

#include <unistd.h> #include <stdlib.h> int main(void) { char buf[10]; int n; n = read(STDIN_FILENO, buf, 10); if (n < 0) { perror("read STDIN_FILENO"); exit(1); } write(STDOUT_FILENO, buf, n); return 0; }

執(zhí)行結(jié)果如下：

$ ./a.out hello（回車） hello $ ./a.out hello world（回車） hello worl$ d bash: d: command not found

第一次執(zhí)行a.out的結(jié)果很正常，而第二次執(zhí)行的過程有點特殊，現(xiàn)在分析一下：

Shell進程創(chuàng)建a.out進程，a.out進程開始執(zhí)行，而Shell進程睡眠等待a.out進程退出。

a.out調(diào)用read時睡眠等待，直到終端設備輸入了換行符才從read返回，read只讀走10個字符，剩下的字符仍然保存在內(nèi)核的終端設備輸入緩沖區(qū)中。

a.out
進程打印并退出，這時Shell進程恢復運行，Shell繼續(xù)從終端讀取用戶輸入的命令，于是讀走了終端設備輸入緩沖區(qū)中剩下的字符d和換行符，把它當成一條命令解釋執(zhí)行，結(jié)果發(fā)現(xiàn)執(zhí)行不了，沒有d這個命令。

如果在open一個設備時指定了O_NONBLOCK標志，read/write就不會阻塞。以read為例，如果設備暫時沒有數(shù)據(jù)可讀就返回-1，同時置errno為EWOULDBLOCK（或者EAGAIN，這兩個宏定義的值相同），表示本來應該阻塞在這里（would block，虛擬語氣），事實上并沒有阻塞而是直接返回錯誤，調(diào)用者應該試著再讀一次（again）。這種行為方式稱為輪詢（Poll），調(diào)用者只是查詢一下，而不是阻塞在這里死等，這樣可以同時監(jiān)視多個設備：

while(1) {
非阻塞read(設備1);
if(設備1有數(shù)據(jù)到達)
? 處理數(shù)據(jù);
非阻塞read(設備2);
if(設備2有數(shù)據(jù)到達)
? 處理數(shù)據(jù);
...
}

如果
read(設備1)
是阻塞的，那么只要設備1沒有數(shù)據(jù)到達就會一直阻塞在設備1的
read
調(diào)用上，即使設備2有數(shù)據(jù)到達也不能處理，使用非阻塞I/O就可以避免設備2得不到及時處理。

非阻塞I/O有一個缺點，如果所有設備都一直沒有數(shù)據(jù)到達，調(diào)用者需要反復查詢做無用功，如果阻塞在那里，操作系統(tǒng)可以調(diào)度別的進程執(zhí)行，就不會做無用功了。在使用非阻塞I/O時，通常不會在一個while循環(huán)中一直不停地查詢（這稱為Tight Loop），而是每延遲等待一會兒來查詢一下，以免做太多無用功，在延遲等待的時候可以調(diào)度其它進程執(zhí)行。

while(1) { 非阻塞read(設備1); if(設備1有數(shù)據(jù)到達) 處理數(shù)據(jù); 非阻塞read(設備2); if(設備2有數(shù)據(jù)到達) 處理數(shù)據(jù); ... sleep(n); }

這樣做的問題是，設備1有數(shù)據(jù)到達時可能不能及時處理，最長需延遲n秒才能處理，而且反復查詢還是做了很多無用功。以后要學習的select(2)函數(shù)可以阻塞地同時監(jiān)視多個設備，還可以設定阻塞等待的超時時間，從而圓滿地解決了這個問題。

以下是一個非阻塞I/O的例子。目前我們學過的可能引起阻塞的設備只有終端，所以我們用終端來做這個實驗。程序開始執(zhí)行時在0、1、2文件描述符上自動打開的文件就是終端，但是沒有O_NONBLOCK標志。所以就像例 28.2 “阻塞讀終端”一樣，讀標準輸入是阻塞的。我們可以重新打開一遍設備文件/dev/tty（表示當前終端），在打開時指定
O_NONBLOCK標志。

例 28.3. 非阻塞讀終端

#include <unistd.h> #include <fcntl.h> #include <errno.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #define MSG_TRY "try again\n" int main(void) { char buf[10]; int fd, n; fd = open("/dev/tty", O_RDONLY|O_NONBLOCK); if(fd<0) { perror("open /dev/tty"); exit(1); } tryagain: n = read(fd, buf, 10); if (n < 0) { if (errno == EAGAIN) { sleep(1); write(STDOUT_FILENO, MSG_TRY, strlen(MSG_TRY)); goto tryagain; } perror("read /dev/tty"); exit(1); } write(STDOUT_FILENO, buf, n); close(fd); return 0; }

以下是用非阻塞I/O實現(xiàn)等待超時的例子。既保證了超時退出的邏輯又保證了有數(shù)據(jù)到達時處理延遲較小。

例 28.4. 非阻塞讀終端和等待超時

#include <unistd.h> #include <fcntl.h> #include <errno.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #define MSG_TRY "try again\n" #define MSG_TIMEOUT "timeout\n" int main(void) { char buf[10]; int fd, n, i; fd = open("/dev/tty", O_RDONLY|O_NONBLOCK); if(fd<0) { perror("open /dev/tty"); exit(1); } for(i=0; i<5; i++) { n = read(fd, buf, 10); if(n>=0) break; if(errno!=EAGAIN) { perror("read /dev/tty"); exit(1); } sleep(1); write(STDOUT_FILENO, MSG_TRY, strlen(MSG_TRY)); } if(i==5) write(STDOUT_FILENO, MSG_TIMEOUT, strlen(MSG_TIMEOUT)); else write(STDOUT_FILENO, buf, n); close(fd); return 0; }

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/tianzhiyi/p/5430575.html

總結(jié)

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