3.2. Дескрипторы файлов

Все открытые файлы представлены в ядре файловыми дескрипторами. Файловый дескриптор – это неотрицательное целое число. Когда процесс открывает существующий файл или создает новый, ядро возвращает ему файловый дескриптор. Чтобы выполнить запись в файл или чтение из него, нужно передать функции read или write его файловый дескриптор, полученный в результате вызова функции open или creat.

В соответствии с принятыми соглашениями командные оболочки Unix ассоциируют файловый дескриптор 0 со стандартным устройством ввода процесса, 1 – со стандартным устройством вывода и 2 – со стандартным устройством вывода сообщений об ошибках. Это соглашение используется командными оболочками и большинством приложений, но не является особенностью ядра Unix. Тем не менее, многие приложения не смогли бы работать, если это соглашение было бы нарушено.

В Posix-совместимых приложениях вместо фактических значений 0, 1 и 2 следует использовать константы STDIN_FILENO, STDOUT_FILENO и STDERR_FILENO. Определения этих констант находятся в заголовочном файле <unistd.h>.

Под файловые дескрипторы отводится диапазон чисел от 0 до OPEN_MAX. В ранних реализациях UNIX максимальным значением файлового дескриптора было число 19, что позволяло каждому процессу держать открытыми до 20 файлов, но многие системы увеличили это число до 63.

Значение OPEN_MAX, установленное в ОС Linux 2.6.9 по умолчанию, равно 1024, в чем можно легко убедиться с помощью вызова функцииsysconf(_SC_OPEN_MAX). Суперпользователь может увеличить этот предел, например, с помощью командыulimit –n, но не более чем до 1048576, то есть количество файловых дескрипторов на процесс здесь жестко ограничено сверху. Кроме того, суперпользователь может ограничивать использование файловых дескрипторов обычными пользователями с помощью конфигурационного файла /etc/security/limits.conf.

3.3. Функция open

Создание или открытие файла производится функцией open.

#include <fcntl.h>

int open (const char *pathname, int oflag, ... /* mode_t mode */);

/* возвращает неотрицательный дескриптор, если функция выполнена успешно, -1 – в случае ошибки */

Третий аргумент обозначен многоточием (...), таким образом стандарт ISO C указывает, что количество и типы остальных аргументов могут варьироваться. В этой функции третий аргумент используется только при создании нового файла, о чем мы поговорим немного позже. Этот аргумент мы привели в прототипе функции как комментарий.

Аргумент pathname представляет имя файла, который будет открыт или создан. Эта функция может принимать большое количество параметров, которые определяются аргументом oflag. Значение этого аргумента формируется объединением с помощью побитового ИЛИ (OR) одной или более констант, определяемых в заголовочном файле <fcntl.h> и перечисленных ниже в табл. 3.1 и 3.2:

Таблица 3.1

Обязательные константы

Константа	Описание
O_RDONLY	Файл открывается только на чтение
O_WRONLY	Файл открывается только на запись
O_RDWR	Файл открывается как для чтения, так и для записи

Должна быть указана одна и только одна из этих трех констант. Далее приводится список констант, присутствие которых в аргументе oflag необязательно:

Таблица 3.2

Необязательные константы

Константа	Описание
O_APPEND	Запись производится в конец файла
O_CREAT	Если файл не существует, он будет создан. Этот флаг требует наличия третьего аргумента функции open (mode), который определяет значения битов прав доступа к создаваемому файлу
O_EXCL	Приводит к появлению ошибки, если файл уже существует и задан флаг O_CREAT. При такой комбинации флагов атомарно выполняется проверка существования файла и его создание, если файл не существует
O_TRUNC	Если файл существует и успешно открывается на запись либо на чтение и запись, то его размер усекается до нуля
O_NOCTTY	Если аргумент pathname ссылается на файл терминального устройства, то это устройство не назначается управляющим терминалом вызывающего процесса
O_NONBLOCK	Если аргумент pathname ссылается на именованный канал (FIFO), специальный блочный файл или специальный символьный файл, этот флаг задает неблокирующий режим открытия файла и последующих операций ввода-вывода
O_SYNC	Каждый вызов функции write ожидает завершения физической операции ввода-вывода, включая операцию обновления атрибутов файла

Функция open гарантирует, что возвращаемый ею дескриптор файла будет представлять собой наименьшее не используемое в качестве дескриптора неотрицательное число. Это обстоятельство используется в некоторых приложениях для открытия нового файла вместо стандартного ввода, стандартного вывода или стандартного вывода сообщений об ошибках. Например, приложение может закрыть файл стандартного вывода (обычно это дескриптор 1) и затем открыть другой файл, зная, что он будет открыт с дескриптором 1. В разделе 3.12 мы продемонстрируем более надежный способ открытия файла на конкретном дескрипторе при помощи функции dup2.

Если полный путь к файлу превышает значение PATH_MAX или какой-либо компонент имени файла или строки пути превышает NAME_MAX, возвращается признак ошибки и в переменную errno записывается код ошибки ENAMETOOLONG.