05-open()调用中的flags参数

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4.3.1　open()调用中的flags参数

在程序清单4-2展示的一些open()调用例子中，flags参数除了使用文件访问标志外，还使用了其他操作标志（O_CREAT、O_TRUNC和O_APPEND）。现在将详细介绍flags参数。表4-3总结了可参与flags参数逐位或运算（|）的一整套常量。最后一列显示常量标准化于SUSv3还是SUSv4。

表4-3：open()系统调用的flags参数值介绍

表4-3中常量分为如下几组。

文件访问模式标志：先前描述的O_RDONLY、O_WRONLY和O_RDWR标志均在此列，调用open()时，上述三者在flags参数中不能同时使用，只能指定其中一种。调用fcntl()的F_GETFL操作能够检索文件的访问模式（见5.3节）。
文件创建标志：这些标志在表4-3中位于第二部分，其控制范围不拘于open()调用行为的方方面面，还涉及后续I/O操作的各个选项。这些标志不能检索，也无法修改。
已打开文件的状态标志：这些标志是表4-3中的剩余部分，使用fcntl()的F_GETFL和F_SETFL操作可以分别检索和修改此类标志。有时干脆将其称之为文件状态标志。

始于内核版本2.6.22，读取位于/proc/PID/fdinfo目录下的linux系统专有文件，可以获取系统内任一进程中文件描述符的相关信息。针对进程中每一个已打开的文件描述符，该目录下都有相应文件，以对应文件描述符的数值命名。文件中的pos字段表示当前的文件偏移量（4.7节）。而flags字段则为一个八进制数，表征文件访问标志和已打开文件的状态标志。（该数字的解码需要参考这些标志在C语言函数库头文件中所定义的数值。）

如下是flags常量的详细描述。

O_APPEND

总是在文件尾部追加数据，5.1节将讨论此标志的意义。

O_ASYNC

当对于open()调用所返回的文件描述符可以实施 I/O 操作时，系统会产生一个信号通知进程。这一特性，也被称为信号驱动I/O，仅对特定类型的文件有效，诸如终端、FIFOS及socket。（在SUSv3中并未规定O_ASYNC标志，但大多数UNIX实现都支持此标志或者老版本中与其等效的FASYNC标志。）在Linux中，调用open()时指定O_ASYNC标志没有任何实质效果。要启用信号驱动I/O特性，必须调用fcntl()的F_SETFL操作来设置O_ASYNC标志（见5.3节）。（其他一些UNIX系统的实现有类似行为。）关于O_ASYNC标志的更多内容请参考63.3节。

O_CLOEXEC（自Linux 2.6.23版本开始支持）

为新（创建）的文件描述符启用close-on-flag标志（FD_CLOEXEC）。27.4节将描述FD_CLOEXEC标志。使用O_CLOEXEC标志（打开文件），可以免去程序执行fcntl()的F_GETFD和F_SETFD操作来设置close-on-exec标志的额外工作。在多线程程序中执行fcntl() 的F_GETFD和F_SETFD操作有可能导致竞争状态，而使用O_CLOEXEC标志则能够避免这一点。可能引发竞争的场景是：线程某甲打开一文件描述符，尝试为该描述符标记close-on-exec标志，于此同时，线程某乙执行fork()调用，然后调用exec()执行任意一个程序。（假设在某甲打开文件描述符和调用fcntl()设置close-on-exec标志之间，某乙成功地执行了fork()和exec()操作。）此类竞争可能会在无意间将打开的文件描述符泄露给不安全的程序。（更多关于竞争状态的内容请参考5.1节。）

O_CREAT

如果文件不存在，将创建一个新的空文件。即使文件以只读方式打开，此标志依然有效。如果在open()调用中指定O_CREAT标志，那么还需要提供mode参数，否则，会将新文件的权限设置为栈中的某个随机值。

O_DIRECT

无系统缓冲的文件I/O操作。该特性将在13.6节中详述。为使O_DIRECT标志的常量定义在<fcntl.h>中有效，必须定义_GNU_SOURCE功能测试宏。

O_DIRECTORY

如果pathname参数并非目录，将返回错误（错误号errno为ENOTDIR）。这一标志是专为实现opendir()函数（18.8节）而设计的扩展标志。为使O_DIRECTORY标志的常量定义在<fcntl.h>中有效，必须定义_GNU_SOURCE功能测试宏。

O_DSYNC（自Linux 2.6.33版本开始支持）

根据同步I/O数据完整性的完成要求^①来执行文件写操作。参见13.3节中关于内核I/O缓冲的讨论。

O_EXCL

此标志与 O_CREAT 标志结合使用表明如果文件已经存在，则不会打开文件，且 open()调用失败，并返回错误，错误号errno为EEXIST。换言之，此标志确保了调用者（open( )的调用进程）就是创建文件的进程。检查文件存在与否和创建文件这两步属于同一原子操作。5.1节将讨论原子操作的概念。如果在flags参数中同时指定了O_CREAT和O_EXCL标志，且pathname参数是符号链接，则open()函数调用失败（错误号errno为EEXIST）。SUSv3之所以如此规定，是要求有特权的应用程序在已知目录下创建文件，从而消除了如下安全隐患，使用符号链接打开文件会导致在另一位置创建文件（例如，系统目录）。

O_LARGEFILE

支持以大文件方式打开文件。在32位操作系统中使用此标志，以支持大文件操作。尽管在SUSv3中没有规定这一标志，但其他一些UNIX实现都支持这一特性。此标志在诸如Alpha、IA-64之类的64位Linux实现中是无效的。更多的内容将在5.10节中讨论。

O_NOATIME（自Linux 2.6.8版本开始）

在读文件时，不更新文件的最近访问时间（15.1 节中所描述的st_atime属性）。要使用该标志，要么调用进程的有效用户ID必须与文件的拥有者相匹配，要么进程需要拥有特权（CAP_FOWNER）。否则，open()调用失败，并返回错误，错误号errno为EPERM。（事实上，如9.5节所述，对于非特权进程，当以O_NOATIME标志打开文件时，与文件用户ID必须匹配的是进程的文件系统用户ID，而非进程的有效用户ID。）此标志是Linux特有的非标准扩展。要从<fcntl.h>中启用此标志，必须定义_GNU_SOURCE功能测试宏。O_NOATIME标志的设计旨在为索引和备份程序服务。该标志的使用能够显著减少磁盘的活动量，省却了既要读取文件内容，又要更新文件i-node结构中最近访问时间的繁琐，进而节省了磁头在磁盘上的反复寻道时间（14.4 节）。mount()函数中MS_NOATIME标志（14.8.1节）和FS_NOATIME_FL标志（15.5节）与O_NOATIME标志功能相似。

O_NOCTTY

如果正在打开的文件属于终端设备，O_NOCTTY标志防止其成为控制终端。34.4节将讨论控制终端。如果正在打开的文件不是终端设备，则此标志无效。

O_NOFOLLOW

通常，如果pathname参数是符号链接，open()函数将对pathname参数进行解引用。一旦在open()函数中指定了O_NOFOLLOW标志，且pathname参数属于符号链接，则open()函数将返回失败（错误号errno为ELOOP）。此标志在特权程序中极为有用，能够确保open()函数不对符号链接进行解引用。为使O_NOFOLLOW标志在<fcntl.h>中有效，必须定义_GNU_SOURCE功能测试宏。

O_NONBLOCK

以非阻塞方式打开文件，参照5.9节。

O_SYNC

以同步I/O方式打开文件，参见13.3节针对内核I/O缓冲的讨论。

O_TRUNC

如果文件已经存在且为普通文件，那么将清空文件内容，将其长度置0。在Linux下使用此标志，无论以读、写方式打开文件，都可清空文件内容（在这两种情况下，都必须拥有对文件的写权限）。SUSv3对O_RDONLY与O_TRUNC标志的组合未作规定，但多数其他UNIX实现与Linux的处理方式相同。

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