Linux编程入门（4）改变文件的读写位置

　　当对某个文件进行操作时，我们可以指定文件的读/写位置吗？答案是：当然可以。让我们一起来学习下，如何设置文件的操作位置。 文件读写位置
　　Linux系统每次打开一个文件，内核会用一个指针来记录该 文件的偏移量 ，有时也称为 读写偏移量 或 指针 。 文件偏移量是指执行下一个 read() 或者 write() 操作的文件起始位置 ，通常是非负整数，用以度量从文件开始处计算的字节数。文件内第一个字节的偏移量为 0。
　　文件打开时，文件偏移量的值设置为指向文件的开头。以后每次读或者写将自动对其进行调整，以指向已读或已写数据的下一个字节。
　　当从文件 读取数据时 ，内核从指针所表明的地方开始读取指定的字节，然后移动指针，指向下一个未被读取的字节。向文件 写入数据 的操作类似。
　　指针是与文件描述符相关联的，而不是与文件关联的。如果两个程序同时打开一个文件，这时会有两个指针，两个程序对文件的 读操作 不会互相干扰。 系统调用
　　系统函数  lseek()  可以改变已经打开文件的当前读写位置。其函数原型如下 #include  #include   off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
　　针对文件描述符  fd  所指代的已打开文件，系统调用  lseek()  依照  offset  和  whence  参数值调整该文件的偏移量。
　　参数 fd ，已打开文件的描述符。
　　参数 offset ，指定了一个以字节为单位的数值。
　　参数 whence ，表明应该参照哪个基点来解释 offset 参数，应为下列其中之一：
　　SEEK_SET
　　将文件的偏移量设置为距 文件开始 处的  offset  个字节，其值必须为非负数。
　　SEEK_CUR
　　将该文件的偏移量设置为距离 当前位置 处的  offset  个字节，即当前偏移量加 offset（可为正或负）。
　　SEEK_END
　　将该文件的偏移量设置为距离 文件结尾 处的  offset  个字节，即文件偏移量设置为文件长度加 offset（可为正或负）。
　　lseek() 返回值  ，调用成功，会返回新的文件偏移量；调用失败，返回 -1。
　　通常，文件偏移量应当是一个非负整数。但是，某些设备也可能允许负的偏移量。 对于普通文件，其偏移量必须是非负值。 由于偏移量可能为负值，所以 在判断 lseek 的返回值时，要测试它是否等于 -1，而不要测试它是否小于 0。
　　系统调用 lseek() ，只是调整内核中与文件描述符相关的文件偏移量记录，并没有引起任何 I/O 操作，即没有对任何物理设备进行访问。
　　lseek() 并不适用于所有类型的文件。例如， 不允许将 lseek() 应用于管道、 FIFO、 socket 或者终端等 。一旦如此， 调用将会失败。 文件空洞
　　如果文件偏移超过文件结尾，可以吗？再执行 I/O 操作会出现什么现象？
　　文件的偏移量可以超出文件结尾 。这种情况下，执行 read() 调用将返回 0，表示已经到达文件结尾。执行 write() 函数却可以在文件结尾之后的任意位置写入数据。新写入数据的文件位置与文件结尾之间的空间，会构成一个空洞，即 文件空洞 。从编程的角度来看，文件空洞是存在字节的， 读取空洞将返回 0（空字节）  。
　　文件的空洞不占用任何磁盘空间 。如果在文件空洞中写入了数据，文件系统才会为之分配磁盘块。带空洞的文件叫做 稀疏文件 。其优势在于，与为实际需要的空字节分配磁盘相比，稀疏填充的文件会占用较少的磁盘空间。
　　空洞的存在，意味着一个文件名义上的大小可能要比其占用的磁盘存储总量要大（有时会大出许多）。向文件空洞中写入字节，内核需要为其分配存储单元，即使文件大小不变，系统的可用磁盘空间也将减少。 示例代码
　　让我们来写一段代码，来进行实验，调整文件偏移量，产生空洞文件。代码如下 #include  #include  #include  #include  #include   char buf1[] = ＂abcdefghijk＂; char buf2[] = ＂ABCDEFGHIJK＂;  int main(void) {   int fd;    /* 创建新文件 */   if((fd = creat(＂file.hole＂, 0660)) < 0)   {     perror(＂creat error＂);   }    /* 向文件写入缓冲区buf1数据 */   if(write(fd, buf1, 11) != 11)   {     perror(＂buf1 write error＂);   }    /* 以当前偏移量为基点，向后调整文件偏移量 */   if(lseek(fd, 16384, SEEK_SET) == -1)   {     perror(＂lseek error＂);   }    /* 在新的偏移量位置写入缓冲区buf2数据 */   if(write(fd, buf2, 11) != 11)   {     perror(＂buf2 write error＂);   }    exit(0); }
　　编译、运行后的结果如下： $ gcc lseek.c -o lseek1  $ ./lseek1   $ ls -l file.hole  /* 查看文件大小 */ -rw-rw---- 1 user user 16395 11月  9 23:13 file.hole  $ od -c file.hole  /* 查看实际内容 */ 0000000   a   b   c   d   e   f   g   h   i   j   k           0000020                                 * 0040000   A   B   C   D   E   F   G   H   I   J   K 0040013
　　使用 od 命令查看该文件的实际内容。命令中的 -c 选项表示以字符方式打印文件内容。从中可以看到，文件中间的 21 个未写入字节都被读成 0。每一行开始的 7 位数是以八进制形式表示的字节偏移量。 总结
　　经过本篇文章，学习了文件偏移相关内容，以及如何显示地调整文件偏移量。
　　至此，文件 I/O 基本的系统函数全部学习完毕。包括：
　　open、close、read、write、lseek。
　　OK，接下来，我们继续其他内容的学习。