面试题：C语言中Linux异步I/O操作之aio_read函数

Question

在Linux C语言异步I/O操作中，aio_read函数用于发起异步读操作，请详细说明该函数的原型、参数含义以及使用时需要注意的事项。另外，假设我们要从文件描述符fd所指向的文件中异步读取1024字节的数据到buf缓冲区，偏移量设为offset，用代码示例展示如何正确调用aio_read函数。

Answer 1

aio_read函数原型

#include <aio.h>
int aio_read(struct aiocb *aiocbp);

参数含义

• aiocbp：指向struct aiocb结构体的指针，该结构体包含了异步I/O操作的所有必要信息，例如文件描述符、缓冲区指针、要读取的字节数、文件偏移量等。

使用注意事项

• 结构体初始化：在调用aio_read之前，必须正确初始化struct aiocb结构体的各个成员。
• 错误处理：aio_read返回值为0表示操作成功发起，非0表示失败，需要通过errno获取具体错误信息。
• 操作完成检查：发起异步读操作后，需要通过其他方式（如aio_suspend、aio_error等函数）检查操作是否完成。

代码示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <aio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>

#define BUFFER_SIZE 1024

int main() {
    int fd;
    struct aiocb my_aiocb;

    // 打开文件
    fd = open("test.txt", O_RDONLY);
    if (fd < 0) {
        perror("open");
        exit(1);
    }

    // 初始化aiocb结构体
    memset(&my_aiocb, 0, sizeof(struct aiocb));
    my_aiocb.aio_fildes = fd;
    my_aiocb.aio_buf = malloc(BUFFER_SIZE);
    my_aiocb.aio_nbytes = BUFFER_SIZE;
    my_aiocb.aio_offset = 0; // 假设offset为0

    // 发起异步读操作
    if (aio_read(&my_aiocb) != 0) {
        perror("aio_read");
        free(my_aiocb.aio_buf);
        close(fd);
        exit(1);
    }

    // 检查操作是否完成
    int ret;
    while ((ret = aio_error(&my_aiocb)) == EINPROGRESS) {
        // 操作还在进行中
        usleep(1000);
    }

    if (ret != 0) {
        perror("aio_error");
    } else {
        ssize_t bytes_read = aio_return(&my_aiocb);
        printf("Read %zd bytes: %.*s\n", bytes_read, (int)bytes_read, (char *)my_aiocb.aio_buf);
    }

    free(my_aiocb.aio_buf);
    close(fd);
    return 0;
}