Linux文件编程——write函数

在 Linux 文件编程中，write 函数是一个系统调用，用于将数据从缓冲区写入文件描述符（file descriptor）指向的文件或设备。它是 Unix/Linux 系统编程中非常重要的底层 I/O 操作之一。以下是 write 函数的详细使用方法和注意事项：

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1. 函数原型

#include <unistd.h>ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

• 参数：
  • fd：文件描述符（File Descriptor），通过 open 或 creat 等函数获得。
  • buf：指向要写入数据的缓冲区的指针。
  • count：要写入的字节数。
• 返回值：
  • 成功时返回实际写入的字节数（可能小于 count）。
  • 失败时返回 -1，并设置 errno 表示错误原因。

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2. 使用方法

基本示例

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>int main() {int fd;char buf[] = "Hello, Linux!";ssize_t bytes_written;// 打开文件（如果不存在则创建，权限为 rw-r--r--）fd = open("example.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);if (fd == -1) {perror("open failed");return 1;}// 写入数据bytes_written = write(fd, buf, strlen(buf));if (bytes_written == -1) {perror("write failed");close(fd);return 1;}printf("Successfully wrote %zd bytes\n", bytes_written);// 关闭文件close(fd);return 0;
}

关键步骤

1. 打开文件：
   • 使用 open 函数获取文件描述符，指定写入模式（如 O_WRONLY、O_RDWR）和创建选项（如 O_CREAT）。
   • 设置文件权限（如 0644 表示 rw-r--r--）。
2. 写入数据：
   • 调用 write(fd, buf, count)，将 buf 中的数据写入文件。
   • 检查返回值，确保写入成功。
3. 关闭文件：
   • 使用 close(fd) 释放文件描述符。

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3. 注意事项

(1) 返回值处理

• write 可能不会一次性写入所有请求的数据（尤其是写入大文件或慢速设备时）。
• 必须检查返回值，并在必要时循环写入剩余数据：

ssize_t total_written = 0;
while (total_written < count) {ssize_t bytes_written = write(fd, buf + total_written, count - total_written);if (bytes_written == -1) {perror("write failed");break;}total_written += bytes_written;
}

(2) 错误处理

• 常见错误包括：
  • EBADF：无效的文件描述符。
  • ENOSPC：磁盘空间不足。
  • EINTR：被信号中断（需重试）。
  • EIO：底层 I/O 错误。
• 使用 perror 或 strerror(errno) 打印错误信息。

(3) 缓冲与非阻塞 I/O

• write 是无缓冲的（直接调用系统调用），但文件可能因缓冲设置（如 O_DIRECT）或设备特性而延迟写入。
• 对于非阻塞文件描述符（如套接字），write 可能返回 EAGAIN 或 EWOULDBLOCK，需结合 select/poll 使用。

(4) 性能优化

• 批量写入（减少系统调用次数）。
• 使用 O_DIRECT 绕过内核缓冲（需对齐内存和文件偏移）。
• 对于大文件，考虑 pwrite 进行分散/聚集写入（Scatter-Gather I/O）。

(5) 安全性

• 确保缓冲区 buf 的有效性，避免越界访问。
• 验证文件描述符 fd 的合法性（如通过 fstat 检查）。

(6) 信号中断

• 如果 write 被信号中断（EINTR），通常需要重新尝试写入。

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4. 替代函数

• pwrite：在指定偏移量处写入（无需 lseek）。
• writev：分散写入（从多个缓冲区写入数据）。
• sendfile：零拷贝文件传输（适用于网络或进程间通信）。

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5. 总结

write 是 Linux 文件编程的基础函数，使用时需注意：

1. 正确处理返回值和错误。
2. 确保数据完整写入（循环写入）。
3. 结合文件打开模式和权限设置。
4. 考虑性能和安全性优化。

通过合理使用 write，可以高效、可靠地完成文件 I/O 操作。