我们在 Linux 环境中用 C 编程时，如果对文件读写，Linux 会自动给文件加锁嘛？以及怎么加文件锁？

news2024/11/14 13:40:24

task1: 验证Linux不会自动给文件加锁

先说结论，结论是不会

我写了一个这样的程序

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    const char* pathname = "your_file_pathname.txt";
    FILE* file = NULL;
    int count = 100;

    if(access(pathname, F_OK) == 0) {
        file = fopen(pathname, "r+"); 
        printf("open in r+ mode\n");
    }
    else {
        file = fopen(pathname, "w+"); 
        printf("open in w+ mode\n");
    }

    if (file == NULL) {
        printf("无法打开文件\n");
        return 1;
    }

    fseek(file, 0, SEEK_END); // 将文件指针移动到文件末尾
    long file_size = ftell(file); // 获取文件大小

    if (file_size == 0) {
        fprintf(file, "0\n"); // 文件为空，写入0
        fflush(file); // 刷新文件缓冲区，确保写入文件
    }
    

    fseek(file, 0, SEEK_SET); // 将文件指针移动到文件开头
    int num;
    fscanf(file, "%d", &num); // 读取文件中的整数
    printf("num = %d\n", num);
    sleep(2);

    while(count--) {
        num++; // 将整数加1
        fseek(file, 0, SEEK_SET); // 将文件指针移动到文件开头
        fprintf(file, "%d\n", num); // 将更新后的整数写回文件
        fflush(file); // 刷新文件缓冲区，确保写入文件
        fseek(file, 0, SEEK_SET); // 将文件指针移动到文件开头
        fscanf(file, "%d", &num); // 读取文件中的整数
        printf("num = %d\n", num);
        sleep(2);
    }

    fclose(file); // 关闭文件

    return 0;
}

上面这个程序会读取文件中的数字，然后给数字+1，再写回文件

这个程序里没有给文件加锁，我同时运行了 8 个这样的程序，最后的 result file 里的数字是 127，而非 800，说明 Linux 本身并不会给文件加锁

task2: 如何手动给文件加锁？

首先根据 ChatGPT，我们可以获得如下代码(经过部分注释和修改，可以根据注释理解源码)：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int fd;

    // 打开文件
    fd = open("file.txt", O_WRONLY);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        exit(1);
    }

    // 设置文件锁
    // 我们定义了一个struct flock结构体来描述文件锁的属性，包括锁的类型、起始位置和长度。
    struct flock lock;
    lock.l_type = F_WRLCK;   // 写锁
    // short int l_whence;	/* Where `l_start' is relative to (like `lseek').  */
    // __off_t l_start;	/* Offset where the lock begins.  */
    // l_whence 和 l_start 是共同指定锁的起始位置的
    lock.l_whence = SEEK_SET;
    lock.l_start = 0;
    // __off_t l_len;	/* Size of the locked area; zero means until EOF.  */
    lock.l_len = 0;          // 锁定整个文件

    // 接下来，我们使用fcntl函数来获取文件锁，使用F_SETLKW标志表示在获取锁时阻塞进程，直到锁可用。
    // #  define F_SETLKW	7	/* Set record locking info (blocking).  */
    if (fcntl(fd, F_SETLKW, &lock) == -1) {
        perror("fcntl");
        exit(1);
    }

    // 在文件中写入数据 NOTE: 关键区域
    // ...

    // 在写入数据完成后，我们再次使用fcntl函数来释放文件锁，使用F_SETLK标志表示释放锁。
    // # define F_RDLCK		0	/* Read lock.  */
    // # define F_WRLCK		1	/* Write lock.  */
    // # define F_UNLCK		2	/* Remove lock.  */
    // 根据手册来看，F_SETLKW 是阻塞式获取/释放锁，F_SETLK是非阻塞获取/释放锁
    lock.l_type = F_UNLCK;
    if (fcntl(fd, F_SETLK, &lock) == -1) {
        perror("fcntl");
        exit(1);
    }

    // 关闭文件
    close(fd);

    return 0;
}