解析 Linux read 函数

一、read 函数基础用法

read 函数是 Linux 系统中的一个非常常用的系统调用函数，其定义如下：

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);



其中，

fd：文件描述符，代表我们要读取的文件，可以是标准输入、标准输出、标准错误输出、普通文件或者其他类型的文件。
buf：读取数据的缓冲区的地址。
count：要读取的字节数。


read 函数的返回值为实际读取到的字节数，如果返回值为 0，表示读取到文件末尾，如果返回值为 -1，表示读取错误。

下面是一个简单的 read 函数的示例：

// 从标准输入中读取数据
#include  
#include 

int main() {
  char buffer[1024];
  ssize_t size = read(STDIN_FILENO, buffer, sizeof(buffer));
  printf("读取到 %ld 字节的数据：\n%s", size, buffer);
  return 0;
}


上面的程序从标准输入中读取数据，然后将读取到的数据输出到标准输出中。

二、read 函数返回值处理

read 函数是一个阻塞函数，如果我们尝试读取的文件当前没有数据可读，那么 read 函数会进行阻塞，直到有数据可读。

下面是一个在网络编程中常见的使用 read 函数的示例，我们需要从 socket 中读取数据：

#include 
#include 
#include 

int main() {
  int sockfd;
  char buffer[1024];
  ssize_t size = read(sockfd, buffer, sizeof(buffer));
  if (size == 0) {
    printf("连接关闭\n");
  } else if (size < 0) {
    perror("读取数据失败");
    exit(EXIT_FAILURE);
  } else {
    printf("读取到 %ld 字节数据：%s\n", size, buffer);
  }
  return 0;
}


在上面的代码中，我们读取了一个 sockfd 代表的 socket 的数据。如果 read 函数返回 0，表示连接已经关闭，我们需要关闭 socket；如果返回 -1，说明读取错误，我们需要打印 perror 中的错误信息；否则就说明读取到了数据，我们需要处理读取到的数据。

三、read 函数的非阻塞模式

read 函数的阻塞模式在网络编程中经常会带来一些问题，比如当我们需要同时处理多个连接的时候，如果有一个连接出现了阻塞，那么整个程序都会被阻塞。

因此，我们需要使用非阻塞模式的 read 函数。

下面是一个使用非阻塞模式读取数据的示例：

#include 
#include 
#include 

int main() {
  int sockfd;
  char buffer[1024];
  int flags = fcntl(sockfd, F_GETFL, 0);
  if (flags < 0) {
    perror("获取文件描述符标志位失败");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  fcntl(sockfd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);
  ssize_t size = read(sockfd, buffer, sizeof(buffer));
  if (size == 0) {
    printf("连接关闭\n");
  } else if (size < 0) {
    if (errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK) {
      printf("没有数据可读\n");
    } else {
      perror("读取数据失败");
      exit(EXIT_FAILURE);
    }
  } else {
    printf("读取到 %ld 字节数据：%s\n", size, buffer);
  }
  return 0;
}


在上面这个示例中，我们首先获取 sockfd 的标志位 flags，然后将其设置为非阻塞模式。

当 read 函数返回 -1 的时候，我们需要判断 errno 是否为 EAGAIN 或者 EWOULDBLOCK，如果是这两个错误码，说明当前没有数据可读，我们需要稍后再试；否则说明出现了其他的错误，需要立即退出程序。

四、read 函数与写入操作的错误处理

当我们使用 read 函数读取数据时，常常需要将读取到的数据写入到其他文件中。下面是一个简单的将数据从一个文件中读取出来，然后写入到另一个文件中的示例：

#include 
#include 

int main() {
  char buffer[1024];
  ssize_t size;
  int infd = open("input.txt", O_RDONLY);
  if (infd == -1) {
    perror("打开文件时出现错误");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  int outfd = open("output.txt", O_WRONLY | O_CREAT, 0644);
  if (outfd == -1) {
    perror("打开文件时出现错误");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  while ((size = read(infd, buffer, sizeof(buffer))) > 0) {
    if (write(outfd, buffer, size) != size) {
      perror("写入数据时出现错误");
      exit(EXIT_FAILURE);
    }
  }
  if (size < 0) {
    perror("读取文件时出现错误");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  close(infd);
  close(outfd);
  return 0;
}


在这个程序中，我们首先打开了两个文件，然后从 input.txt 文件中读取数据，将其写入到 output.txt 文件中。

当 read 函数返回错误时，我们需要打印 perror 中的错误信息，并立即退出程序。

当 write 函数写入的字节数不等于我们要写入的字节数时，说明写入错误，同样需要立即退出程序。

五、小结

在本文中，我们详细解析了 Linux 系统中一个非常常用的系统调用函数——read 函数。我们从基础用法、返回值处理、非阻塞模式、错误处理等多个方面对 read 函数进行了阐述。

希望这篇文章能够帮助你更好地理解和使用 read 函数。如果你想深入了解 Linux 系统编程，我也欢迎你来阅读我的其他文章。