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Linux系统调用lseek详解：文件指针的灵活控制

news 2025/10/31 18:03:08

Linux系统调用lseek详解：文件指针的灵活控制

在Linux文件操作中，我们经常需要随机访问文件内容而非不是简单顺序读写，这时候lseek系统调用就成了关键工具。本文将详细介绍lseek的工作原理、使用方法及实际应用场景，帮助开发者更好地掌握文件指针的控制技巧。

一、lseek是什么？

lseek是Linux系统提供的一个系统调用，其主要功能是调整打开文件的读写指针位置，而不实际读写文件内容。通过控制文件指针，我们可以实现文件的随机访问，在文件任意位置进行读写操作。

与lseek对应的标准I/O库函数是fseek，但lseek操作的是文件描述符（file descriptor），而fseek操作的是FILE结构体指针，这是两者的本质区别。

二、函数原型与参数解析

lseek的函数原型如下：

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

参数说明：

fd：文件描述符，通过open等函数获得
offset：偏移量，以字节为单位，可正可负
whence：基准位置，决定了偏移量的计算方式，有三个可选值：
- SEEK_SET：从文件开头开始计算偏移量
- SEEK_CUR：从当前文件指针位置开始计算偏移量
- SEEK_END：从文件末尾开始计算偏移量

返回值：

成功：返回新的文件偏移量（从文件开头算起的字节数）
失败：返回-1，并设置errno

三、使用示例

下面通过几个实例来演示lseek的具体用法：

示例1：基本使用方法

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>int main() {int fd;off_t offset;char buf[100];// 创建并打开文件fd = open("test.txt", O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);if (fd == -1) {perror("open failed");exit(EXIT_FAILURE);}// 写入一些数据write(fd, "Hello, Linux!", 13);// 将文件指针移到开头offset = lseek(fd, 0, SEEK_SET);if (offset == -1) {perror("lseek failed");exit(EXIT_FAILURE);}printf("指针位置：%ld\n", (long)offset);  // 输出：0// 读取数据ssize_t n = read(fd, buf, sizeof(buf)-1);if (n == -1) {perror("read failed");exit(EXIT_FAILURE);}buf[n] = '\0';printf("读取内容：%s\n", buf);  // 输出：Hello, Linux!// 将指针移到第6个字符位置（'L'的位置）offset = lseek(fd, 6, SEEK_SET);printf("指针位置：%ld\n", (long)offset);  // 输出：6// 从当前位置读取n = read(fd, buf, sizeof(buf)-1);buf[n] = '\0';printf("读取内容：%s\n", buf);  // 输出：Linux!close(fd);return 0;
}

示例2：在文件指定位置插入数据

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>int main() {int fd;char buffer[1024];ssize_t n;// 打开文件fd = open("example.txt", O_RDWR | O_CREAT, 0644);if (fd == -1) {perror("open failed");exit(EXIT_FAILURE);}// 写入初始内容write(fd, "Hello World!", 12);// 将指针移到5号位置（' '的位置）if (lseek(fd, 5, SEEK_SET) == -1) {perror("lseek failed");exit(EXIT_FAILURE);}// 读取当前位置后的所有内容n = read(fd, buffer, sizeof(buffer)-1);if (n == -1) {perror("read failed");exit(EXIT_FAILURE);}buffer[n] = '\0';// 再次将指针移到5号位置if (lseek(fd, 5, SEEK_SET) == -1) {perror("lseek failed");exit(EXIT_FAILURE);}// 插入新内容write(fd, ", beautiful", 12);// 写入之前保存的内容write(fd, buffer, n);// 验证结果if (lseek(fd, 0, SEEK_SET) == -1) {perror("lseek failed");exit(EXIT_FAILURE);}n = read(fd, buffer, sizeof(buffer)-1);buffer[n] = '\0';printf("最终内容：%s\n", buffer);  // 输出：Hello, beautiful World!close(fd);return 0;
}

示例3：获取文件大小

利用lseek可以很方便地获取文件大小：

off_t get_file_size(int fd) {return lseek(fd, 0, SEEK_END);
}

四、注意事项

不适用于所有文件类型：lseek对管道、FIFO、套接字和终端设备无效，调用会失败并返回-1
O_APPEND模式的影响：当文件以O_APPEND模式打开时，每次写操作都会自动将文件指针移到文件末尾，此时lseek的设置可能被忽略
偏移量可以超过文件大小：如果将指针移到超过文件大小的位置并写入数据，中间的空隙会被填充为0（空洞文件）
错误处理：始终检查lseek的返回值，常见错误包括：
- EBADF：文件描述符无效
- ESPIPE：文件不支持随机访问（如管道）
- EINVAL：whence参数无效