Linux API. Исчерпывающее руководство

off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

Возвращает новое файловое смещение при успешном завершении или –1 при ошибке

Аргумент offset определяет значение смещения в байтах. (Тип данных off_t — целочисленный тип со знаком, определенный в SUSv3.) Аргшумент whence указывает на отправную точку, от которой отсчитывается смещение, и может иметь следующие значения:

• SEEK_SET — файловое смещение устанавливается в байтах на расстоянии offset от начала файла;

• SEEK_CUR — смещение устанавливается в байтах на расстоянии offset относительно текущего файлового смещения;

• SEEK_END — файловое смещение устанавливается на размер файла плюс offset. Иными словами, offset рассчитывается относительно следующего байта после последнего байта файла.

Порядок интерпретации аргумента whence показан на рис. 4.1.

В ранних реализациях UNIX вместо констант SEEK_*, перечисленных выше, использовались целые числа 0, 1 и 2. В старых версиях BSD для этих значений применялись другие имена: L_SET, L_INCR и L_XTND.

Рис. 4.1. Интерпретация аргумента whence системного вызова lseek()

Если аргумент whence содержит значение SEEK_CUR или SEEK_END, то у аргумента offset может быть положительное или отрицательное значение. Для SEEK_SET значение offset должно быть неотрицательным.

При успешном выполнении lseek() возвращается значение нового файлового смещения. Следующий вызов извлекает текущее расположение файлового смещения, не изменяя его значения:

curr = lseek(fd, 0, SEEK_CUR);

В некоторых реализациях UNIX (но не в Linux) имеется нестандартная функция tell(fd), которая служит той же цели, что и описанный системный вызов lseek().

Рассмотрим некоторые другие примеры вызовов lseek(), а также комментарии, объясняющие, куда передвигается файловое смещение:

lseek(fd, 0, SEEK_SET); /* Начало файла */

lseek(fd, 0, SEEK_END); /* Следующий байт после конца файла */

lseek(fd, — 1, SEEK_END); /* Последний байт файла */

lseek(fd, — 10, SEEK_CUR); /* Десять байтов до текущего размещения */

lseek(fd, 10000, SEEK_END); /* 10 000 и 1 байт после

последнего байта файла */

Вызов lseek() просто устанавливает значение для записи ядра, содержащей файловое смещение и связанной с дескриптором файла. Никакого физического доступа к устройству при этом не происходит.

Некоторые дополнительные подробности взаимоотношений между файловыми смещениями, дескрипторами файлов и открытыми файлами рассматриваются в разделе 5.4.

Не ко всем типам файлов можно применять системный вызов lseek(). Запрещено применение lseek() к конвейеру, FIFO-устройству, сокету или терминалу — вызов аварийно завершится с установленным для errno значением ESPIPE. С другой стороны, lseek() можно применять к тем устройствам, в отношении которых есть смысл это делать, например, при наличии возможности установки на конкретное место на дисковом или ленточном устройстве.

Буква l в названии lseek() появилась из-за того, что как для аргумента offset, так и для возвращаемого значения первоначально определялся тип long. В ранних реализациях UNIX предоставлялся системный вызов seek(), в котором для этих значений определялся тип int.

Файловые дыры

Что происходит, когда программа перемещает указатель, переходя при этом за конец файла, а затем выполняет ввод-вывод? При вызове read() возвращается 0, показывающий, что достигнут конец файла. А вот записывать байты можно в произвольное место после окончания файла.

Пространство между предыдущим концом файла и только что записанными байтами называется файловой дырой. С точки зрения программиста, байты в дыре имеются, и чтение из дыры возвращает буфер данных, содержащий 0 (нулевые байты).

Файловые дыры не занимают места на диске. Файловая система не выделяет для дыры дисковые блоки до тех пор, пока в нее не будут записаны данные. Основное преимущество файловых дыр заключается в том, что для слабозаполненного файла потребляется меньше дискового пространства, чем понадобилось бы, если бы для нулевых байтов действительно нужно было выделять дисковые блоки. Файлы дампов ядра (см. раздел 22.1) — яркие примеры файлов с большими дырами.

Утверждение о том, что файловые дыры не потребляют дисковое пространство, требует уточнения. На большинстве файловых систем файловое пространство выделяется поблочно (см. раздел 14.3). Размер блока зависит от типа файловой системы, но обычно составляет 1024, 2048 или 4096 байт. Если край дыры попадает в блок, а не на границу блока, тогда для хранения байтов в другой части блока выделяется весь блок, и та часть, которая относится к дыре, заполняется нулевыми байтами.

Большинство нативных для UNIX файловых систем поддерживают концепцию файловых дыр, в отличие от многих «неродных» файловых систем (например, VFAT от Microsoft). В файловой системе, не поддерживающей дыры, в файл записывается явно указанное количество нулевых байтов.