Linux下C语言中fcntl函数用法说明

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fcntl – manipulate file descriptor (操作文件描述符)

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );
 
// fcntl()函数对由参数 fd 指定的文件进行由参数 cmd 指定的操作；第三个参数 arg 是可选的，且由第二个参数 cmd 决定
int fcntl(int fd, int cmd);
int fcntl(int fd, int cmd, int arg);
int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);

fcntl()函数主要有5种功能：

复制一个现有的描述符(cmd=F_DUPFD/F_DUPFD_CLOEXEC)
获得／设置文件描述符标记(cmd=F_GETFD/F_SETFD)
获得／设置文件状态标记(cmd=F_GETFL/F_SETFL) #常用
获得／设置异步I/O所有权(cmd=F_GETOWN/F_SETOWN)
获得／设置记录锁(cmd=F_GETLK/F_SETLK/F_SETLKW) #常用

获取、设置文件状态标记样例：

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#define ERR_EXIT(m) \
    do { \
        perror(m); \
        exit(EXIT_FAILURE); \
    } while(0)
void set_flag(int, int);
void clr_flag(int, int);
int main(int argc, char *argv[])
{
    char buf[1024] = {0};
    int ret;
    
    // int flags;
    // flags = fcntl(0, F_GETFL, 0);
    // if (flags == -1)
    //     ERR_EXIT("fcntl get flag error");
    // printf("flags = %d\n", flags);
    // ret = fcntl(0, F_GETFL, flags | O_NONBLOCK); //设置为非阻塞,但不更改其他状态
    // if (ret == -1)
    //     ERR_EXIT("fcntl set flag error");
    // printf("flags = %d\n", flags);
    errno = 0;
    set_flag(0, O_NONBLOCK);
    ret = read(0, buf, 1024);
    if (ret == -1) {
        printf("errno = %d (%s)\n", errno, strerror(errno));
        ERR_EXIT("read error");
    }
    printf("buf=%s\n", buf);
    return 0;
}
void set_flag(int fd, int flags)
{
    int val;
    val = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
    if (val == -1) {
        ERR_EXIT("fcntl get flag error");
    }
    val |= flags;
    if (fcntl(fd, F_SETFL, val) < 0) {
        ERR_EXIT("fcntl set flag error");
    }
}
void clr_flag(int fd, int flags)
{
    int val;
    val = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
    if (val == -1)
        ERR_EXIT("fcntl get flag error");
    val &= ~flags;
    if (fcntl(fd, F_SETFL, val) < 0)
        ERR_EXIT("fcntl set flag error");
}

因为将标准输入的状态更改为非阻塞，则read不会阻塞等待输入而立即返回错误，errno将被置为EAGAIN，即可以重新尝试。下面是实际测试的情况：
$ ./a.out
errno = 35 (Resource temporarily unavailable)
read error: Resource temporarily unavailable
$
$ echo "hi" | ./a.out
buf=hi
$

常见用法就是——将socket fd设置为非阻塞模式：

static int make_socket_non_blocking (int sfd)
{
  int flags, s;
  flags = fcntl (sfd, F_GETFL, 0);
  if (flags == -1) {
      perror ("fcntl");
      return -1;
  }
  flags |= O_NONBLOCK;
  s = fcntl (sfd, F_SETFL, flags);
  if (s == -1) {
      perror ("fcntl");
      return -1;
  }
  return 0;
}

获取、设置文件锁样例：

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#define ERR_EXIT(m) \
    do { \
        perror(m); \
        exit(EXIT_FAILURE); \
    } while(0)
int main(int argc, char *argv[])
{
    int fd;
    fd = open("test2.txt", O_CREAT | O_RDWR | O_TRUNC, 0664);
    if (fd == -1)
        ERR_EXIT("open error");
    /* 只有对文件有相应的读写权限才能施加对应的文件锁 */
    struct flock lock;
    memset(&lock, 0, sizeof(lock));
    lock.l_type = F_WRLCK; // 排他锁,即不允许其他进程再对其加任何类型的锁，但读锁（共享锁）允许
    lock.l_whence = SEEK_SET;
    lock.l_start = 0; //从文件开头开始锁定
    lock.l_len = 0; // 文件全部内容锁住
    if (fcntl(fd, F_SETLK, &lock) == 0)
    {
        /* 若为F_SETLKW,这时如果锁已经被其他进程占用，则此进程会阻塞直到其他进程释放锁*/
        printf("lock success\n");
        printf("press any key to unlock\n");
        getchar();
        lock.l_type = F_UNLCK;
        if (fcntl(fd, F_SETLK, &lock) == 0)
            printf("unlock success\n");
        else
            ERR_EXIT("unlock fail");
    }
    else
        ERR_EXIT("lock fail");
    return 0; //进程退出会对所有文件解锁
}

先在一个终端执行程序：
$ ./a.out
lock success
press any key to unlock

现在文件已经被锁住了，而且没有按下任何按键，所以卡在这里，也还没解锁，接着在另一个终端再次执行同一个程序：
$ ./a.out
lock fail: Resource temporarily unavailable

会立即返回错误，因为我们希望施加的是排他锁，而现在前面一个进程正在占用写锁还没释放，所以尝试施加锁失败，而如果fcntl()函数的cmd设置为 F_SETLKW，即带w的版本，则此进程会一直阻塞直到前面一个进程释放了锁。

参考链接：

linux系统编程之文件与I/O（六）：fcntl 函数与文件锁 #nice
http://blog.csdn.net/jnu_simba/article/details/8927115
http://cissco.iteye.com/blog/266924

http://man7.org/linux/man-pages/man2/fcntl.2.html

C语言fcntl()函数：文件描述词操作函数
http://c.biancheng.net/cpp/html/233.html

Linux C fcntl()函数详解
http://www.cnblogs.com/phpgo/p/5693859.html
https://stackoverflow.com/questions/6125068/what-does-the-fd-cloexec-fcntl-flag-do

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