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面试题:C语言中Linux异步I/O多文件操作基础

在Linux环境下,使用C语言进行异步I/O的多文件操作时,简述如何初始化一个异步I/O请求结构体(如`struct aiocb`),并说明其关键成员的作用。
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编程语言C

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  1. 初始化struct aiocb结构体
    #include <aio.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <unistd.h>
    
    int main() {
        struct aiocb my_aiocb;
        // 初始化结构体为0
        memset(&my_aiocb, 0, sizeof(struct aiocb));
    
        // 设置文件描述符
        int fd = open("test.txt", O_RDONLY);
        my_aiocb.aio_fildes = fd;
    
        // 设置缓冲区地址
        char buffer[1024];
        my_aiocb.aio_buf = buffer;
    
        // 设置要传输的字节数
        my_aiocb.aio_nbytes = sizeof(buffer);
    
        // 设置偏移量
        my_aiocb.aio_offset = 0;
    
        // 设置请求的唯一标识符
        my_aiocb.aio_lio_opcode = LIO_READ;
        // 更多设置,例如信号处理相关等
        // my_aiocb.aio_sigevent.sigev_notify = SIGEV_NONE;
    
        // 执行异步I/O操作,例如aio_read(&my_aiocb);
    
        close(fd);
        return 0;
    }
    
  2. 关键成员作用
    • aio_fildes:文件描述符,指定要进行异步I/O操作的文件或设备。通过open函数获取,例如上述代码中open("test.txt", O_RDONLY)获取到的fd赋值给aio_fildes,它告诉系统对哪个文件进行读写等I/O操作。
    • aio_buf:指向缓冲区的指针,用于存储从文件读取的数据或者要写入文件的数据。如代码中定义的char buffer[1024];并将其地址赋值给aio_buf,I/O操作的数据就会在这个缓冲区和文件之间传输。
    • aio_nbytes:指定要传输的字节数。这里设置为sizeof(buffer),表示要读取或写入的字节数量。它决定了一次I/O操作的数据量。
    • aio_offset:文件偏移量,指定I/O操作在文件中的起始位置。设置为0表示从文件开头开始操作,如果设置为其他值,可以在文件的指定位置进行读写,而不必从文件开头顺序操作。
    • aio_lio_opcode:指定I/O操作类型,如LIO_READ表示读操作,LIO_WRITE表示写操作等。不同的操作码决定了具体的异步I/O行为。
    • aio_sigevent(可选但重要):与信号通知相关的结构体。可以设置当异步I/O操作完成时如何通知应用程序,例如设置aio_sigevent.sigev_notify = SIGEV_NONE表示不使用信号通知,还可以设置为SIGEV_SIGNAL使用信号通知等不同方式。