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write`系统调用

news 2025/7/27 11:29:46

我们来介绍与 read 和 open 紧密配合使用的 write 函数。如果说 read 是从文件描述符“拿”数据，那么 write 就是向文件描述符“放”数据。

1. 函数介绍

write 是一个 Linux 系统调用，用于将数据从程序的缓冲区写入到由文件描述符 fd 指定的文件、管道、套接字或其他输出流中。它是程序向外部（如文件、屏幕、网络）发送数据的基本方式之一。

2. 函数原型

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

3. 功能

尝试将 count 个字节的数据从 buf 指向的缓冲区写入到文件描述符 fd 所关联的文件或资源中。

4. 参数

int fd: 这是目标文件描述符。它标识了数据要写入的目标，比如通过 open 打开的文件、标准输出 (STDOUT_FILENO)、标准错误 (STDERR_FILENO) 或一个网络套接字等。
const void *buf: 这是一个指向包含待写入数据的缓冲区的指针。由于数据是从这个缓冲区读取并写出去的，所以指针被声明为 const，表明函数不会修改这块内存中的数据。
size_t count: 这是要写入的字节数。函数会尝试写入从 buf 开始的 count 个字节。

5. 返回值

write 函数返回实际成功写入的字节数。

成功时:
- 返回实际写入的字节数 (0 <= 返回值 <= count)。
- 在阻塞模式下，通常返回值会等于 count。但在某些情况下（如写入管道或网络套接字时缓冲区满），返回值可能小于 count。这时，程序通常需要循环调用 write 来写入剩余的数据。
出错时:
- 返回 -1，并设置全局变量 errno 来指示具体的错误类型（例如 EAGAIN、EBADF、EFAULT、ENOSPC 等）。

重要提示: 绝对不能仅仅通过检查 write 的返回值是否为 -1 来判断写操作是否完全成功。必须检查返回值是否等于请求写入的字节数 count，或者在返回值小于 count 时采取相应措施（如循环写入）。

6. 相似函数，或关联函数

pwrite: 类似于 write，但它允许你在一次调用中同时指定要写入的文件描述符、缓冲区、写入字节数以及文件内的偏移量。它不会改变文件的当前偏移量。
writev: 允许你将多个不连续缓冲区（一个 iovec 数组）中的数据写入到文件描述符中，这对于需要拼接发送多个数据块的场景非常有用。
read: 与 write 相反，用于从文件描述符读取数据。
open: 通常在调用 write 之前使用，用来获取要写入文件的文件描述符。

7. 示例代码

示例 1：将数据写入文件

这个例子演示如何创建（或截断）一个文件，并将一些文本数据写入其中。

#include <unistd.h>  // write, close
#include <fcntl.h>   // open, O_WRONLY, O_CREAT, O_TRUNC
#include <stdio.h>   // perror, printf
#include <stdlib.h>  // exit
#include <string.h>  // strlen
#include <errno.h>   // errnoint main() {int fd;                    // 文件描述符const char *message = "Hello, Linux System Programming!\n";size_t message_len = strlen(message); // 获取要写入的字节数ssize_t bytes_written;    // 实际写入的字节数// 1. 打开(或创建)一个文件用于写入// O_WRONLY: 只写模式// O_CREAT: 如果文件不存在则创建// O_TRUNC: 如果文件存在，则截断(清空)它// 0644 是新创建文件的权限 (所有者读写，组和其他用户只读)fd = open("output.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);if (fd == -1) {perror("Error opening/creating file");exit(EXIT_FAILURE);}printf("File 'output.txt' opened/created successfully with fd: %d\n", fd);// 2. 调用 write 将数据写入文件bytes_written = write(fd, message, message_len);// 3. 检查 write 的返回值if (bytes_written == -1) {perror("Error writing to file");close(fd); // 出错也要记得关闭文件exit(EXIT_FAILURE);} else if ((size_t)bytes_written != message_len) {// 检查是否所有数据都被写入 (在简单场景下通常如此，但好习惯是检查)fprintf(stderr, "Warning: Only %zd of %zu bytes written to file.\n", bytes_written, message_len);// 在实际应用中，可能需要循环 write 来处理这种情况} else {printf("Successfully wrote %zd bytes to 'output.txt'.\n", bytes_written);}// 4. 关闭文件描述符if (close(fd) == -1) {perror("Error closing file");exit(EXIT_FAILURE);}printf("File closed. Check 'output.txt' for the content.\n");return 0;
}

代码解释:

定义要写入的字符串 message 和其长度 message_len。
使用 open() 以只写模式 (O_WRONLY) 打开或创建 output.txt 文件。如果文件不存在则创建 (O_CREAT)，如果存在则清空 (O_TRUNC)。权限设置为 0644。
调用 write(fd, message, message_len) 尝试将整个消息写入文件。
检查 write 的返回值：-1 表示错误；如果返回值不等于 message_len，则表示未完全写入（在此简单场景下不太可能发生，但展示了检查的必要性）；否则表示成功写入。
最后，使用 close() 关闭文件描述符。

示例 2：向标准错误输出写入错误信息

这个例子展示了如何使用 write 向标准错误 (STDERR_FILENO) 写入信息，这通常用于输出错误或诊断信息，与标准输出分开。

#include <unistd.h>  // write
#include <string.h>  // strlenint main() {const char *error_msg = "An error occurred in the program.\n";// 直接向标准错误 (文件描述符 2) 写入错误信息// 注意：这里也没有处理 write 可能部分写入的情况，// 对于短消息写入 stderr 通常可以假设一次性成功，// 但在严格要求下仍需检查返回值。write(STDERR_FILENO, error_msg, strlen(error_msg));return 0; // 程序正常退出，但 stderr 上有错误信息
}