嵌入式开发中fcntl()函数和 ioctrl()函数区别

fcntl()和 ioctrl()函数区别

许望天

558人浏览 · 2025-08-18 20:10:21

许望天 · 2025-08-18 20:10:21 发布

一. 简介

本文来简单学习一下，嵌入式开发中，fcntl()函数和 ioctrl()函数使用过程中的区别。

二. fcntl()和 ioctrl()函数区别

1. 核心区别

fcntl() 和 ioctl() 是 Linux 系统中两个重要的系统调用，它们都用于对文件或设备进行控制操作，但设计目的、使用场景和功能有显著区别。

核心区别对比：

维度	`fcntl()`	`ioctl()`
设计目标	标准化接口，处理通用文件描述符操作	灵活接口，处理设备特定的控制操作
适用范围	所有文件描述符（常规文件、管道、设备等）	主要用于设备文件（字符设备、块设备、网络设备等）
命令标准化	命令由系统统一定义（如 `F_GETFL`、`F_SETFL`）	命令由设备驱动自定义，通常与设备类型强相关
参数风格	固定参数格式：`int fcntl(int fd, int cmd, ...)`	可变参数格式：`int ioctl(int fd, unsigned long cmd, ...)`
可移植性	高（系统调用和命令跨平台统一）	低（设备驱动自定义命令，跨平台差异大）

2. 具体分析

`(1) fcntl()`：通用文件描述符控制

fcntl（file control）的核心是对文件描述符进行标准化的通用操作，其命令由系统统一定义，适用于所有类型的文件描述符（包括普通文件、管道、套接字、设备文件等）。

主要功能：

文件状态标志操作：获取 / 设置文件状态标志（如 O_NONBLOCK 非阻塞模式、O_APPEND 追加模式），对应命令 F_GETFL（获取）和 F_SETFL（设置）。

int flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0);       // 获取当前标志
fcntl(fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);  // 设置非阻塞模式

文件锁管理：实现记录锁（record locking），如 F_LOCK（加锁）、F_UNLOCK（解锁），用于多进程同步。例如：

    for (int i = 0; i < 64; i++) {   
        char dev[64];
        sprintf(dev, "/dev/hidraw%d", i);
        fd = open(dev, O_RDWR);
        //成功usb打开设备
        if(fd > 0)
        {
            //Get Raw Info
            res = ioctl(fd, HIDIOCGRAWINFO, &info);
            if (res < 0)
            {
                perror("HIDIOCGRAWINFO");
            }
            else
            {
                sprintf(tmp,"0x%04hx 0x%04hx", info.vendor, info.product);
                if(strstr(tmp,"0x0123") != NULL && strstr(tmp,"0xa1b2") != NULL)
                {
                    //锁的类型                                                
                    lock.l_type = F_WRLCK;
                    //加锁整个文件
                    lock.l_whence = SEEK_SET;
                    lock.l_start = 0;
                    lock.l_len = 0;
                    //对设备文件描述符进行加锁
                    if(fcntl(fd, F_SETLK, &lock) < 0)
                    {
                        perror("fcntl");
                        if(fcntl(fd,F_GETLK, &lock) < 0)
                        {
                            perror("fcntl");
                            printf("lock.l_type:%d.\n",lock.l_type);
                            return  -1;
                        }
                        if(lock.l_type != F_UNLCK)
                        {
                            printf("lock.l_type:%d.\n",lock.l_type);
                            return -2;
                        }
                        return -1;
                    }
                    return(fd);                                        
                }    
            }
            close(fd);
        }
    }

复制文件描述符：F_DUPFD 复制文件描述符，类似 dup() 但更灵活。
信号驱动 I/O：设置文件描述符就绪时的信号通知（如 F_SETOWN 指定接收信号的进程）。

特点：

命令是标准化的（由 POSIX 定义），跨系统（如 Linux、macOS）行为一致。
操作对象是 “文件描述符” 本身的属性，与底层设备类型无关。

`(2) ioctl()`：设备特定控制

ioctl（I/O control）的核心是针对特定设备的自定义控制操作，其命令由设备驱动程序定义，主要用于硬件设备（如串口、网卡、块设备等）的特殊配置。

主要功能：

设备参数配置：如串口的波特率（TIOCGSERIAL 获取、TIOCSSERIAL 设置）、网卡的 MAC 地址配置。

struct termios tty;
ioctl(fd, TCGETS, &tty);  // 获取串口配置
tty.c_cflag = B9600 | CS8 | CLOCAL | CREAD;  // 设置波特率9600、8位数据位
ioctl(fd, TCSETS, &tty);  // 应用配置