Linux 字符设备驱动开发基础（三）—— read()、write() 相关函数解析
我們在前面講到了file_operations，其是一個函數指針的集合，用于存放我們定義的用于操作設備的函數的指針，如果我們不定義，它默認保留為NULL。其中有最重要的幾個函數，分別是open()、read()、write()、ioctl()，下面分別對其進行解析
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一、 打開和關閉設備函數
a -- 打開設備
? ????int (*open) (struct inode *, struct file *);
在操作設備前必須先調用open函數打開文件，可以干一些需要的初始化操作。當然，如果不實現這個函數的話，驅動會默認設備的打開永遠成功。打開成功時open返回0。
b -- 關閉設備 ?????
? ? ??int (*release) (struct inode *, struct file *);
當設備文件被關閉時內核會調用這個操作，當然這也可以不實現，函數默認為NULL。關閉設備永遠成功。
這兩個函數已經講過，這里不再贅述，主要看下面幾個函數
二、read()、write() 函數
? ? ? ? 現在把 read()、write() 兩個函數放一起講，因為兩個函數非密不可分的，先看一下兩個函數的定義?
a -- read() 函數
| ? ?函數原型 | ? ? ? ???ssize_t (*read) (struct file * filp, char __user * buffer, size_t ? ?size , loff_t * p);? |
| ? ?參數含義 | ?filp ? ? ? ：為進行讀取信息的目標文件， ?buffer ?：為對應放置信息的緩沖區（即用戶空間內存地址）； ?size ? ? ：為要讀取的信息長度； ?p ? ? ? ? ?：為讀的位置相對于文件開頭的偏移，在讀取信息后，這個指針一般都會移動， ? ? ? ? ? ? ? ? ?移動的值為要讀取信息的長度值 |
b -- write() 函數
| ? ?函數原型 | ? ? ? ???ssize_t (*write) (struct file * filp, const char __user * ? buffer, size_t count, loff_t * ppos);? |
| ? ?參數含義 | filp ? ? ?：為目標文件結構體指針； buffer ：為要寫入文件的信息緩沖區； count ?：為要寫入信息的長度； ppos ? ：為當前的偏移位置，這個值通常是用來判斷寫文件是否越界 |
? ? ? ? ?
? ? ? ?兩個函數的作用分別是?從設備中獲取數據及發送數據給設備，應用程序中與之對應的也有 write() 函數及 read() 函數：
| ? ? len = read(fd,buf,len) ? ? len = write(fd,buf,size) | static?ssize_t?hello_read(struct?file?*filep,?char?__user?*buf,?size_t?len,?loff_t?*pos) static?ssize_t?hello_write(struct?file?*filep,?const?char?__user?*buf,?size_t?len,?loff_t?*pos) |
? ? ? ?我們知道，應用程序工作在用戶空間，而驅動工作在內核空間，二者不能直接通信的，那我們用何種方法進行通信呢？下面介紹一下內核中的memcpy---copy_from_user和copy_to_user，雖然說內核中不能使用C庫提供的函數，但是內核也有一個memcpy的函數，用法跟C庫中的一樣。
? ? ? ? 下面看一下copy_from_user() 及 copy_to_user() 函數的定義：
[cpp]?view plaincopy
[cpp]?view plaincopy
? ? ? ?其實在這里，我們可以思考，既然拷貝的功能上面的_memcpy() 函數就可以實現，為什么還要封裝成 copy_to_user()和copy_from_user()呢?答案是_memcpy() 函數是有缺陷的，譬如我們在用戶層調用函數時傳入的不是字符串，而是一個不能訪問或修改的地址，那樣就會造成系統崩潰。
? ? ? 出于上面的原因， 內核和用戶態之間交互的數據時必須要先對數據進行檢測 ，如果數據是安全的，才可以進行數據交互。上面的函數就是memcpy的改進版，在memcpy功能的基礎上加上的檢查傳入參數的功能，防止有些人有意或者無意的傳入無效的參數。? ? ?
? ? ? 現在我們可以審視一下這兩個函數了：
[cpp]?view plaincopy
和memcpy的參數一樣，但它根據傳參方向的不同分開了兩個函數。
"to"是相對于內核態來說的。所以，to函數的意思是從from指針指向的數據將n個字節的數據傳到to指針指向的數據。
"from"也是相對于內核來說的。所以，from函數的意思是從from指針指向的數據將n個字節的數據傳到to指針指向的數據。
返回值：函數的返回值是指定要讀取的n個字節中還剩下多少字節還沒有被拷貝。
注意：
一般的，如果返回值不為0時，調用copy_to_user的函數會返回錯誤號-EFAULT表示操作出錯。當然也可以自己決定。
又到了擺實例的時候了，這里只列出部分代碼，看看這兩個函數的用法：
[cpp]?view plaincopy
[cpp]?view plaincopy
? ? ? 到這里open、close、read、write四個函數已經學完，下面我們來看一下四個函數使用時，到底經歷了一個怎樣的過程：
注：箭頭方向是從調用的一方指向受作用的一方
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的Linux 字符设备驱动开发基础（三）—— read()、write() 相关函数解析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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