原子操作指的是不可被中断或分割的基本操作，它在执行过程中要么完全执行成功，要么完全不执行，不会被其他并发操作所干扰。
原子操作是确保对共享资源进行并发访问时线程安全的关键，通常由硬件或操作系统提供支持，并且能够保证在多线程或多进程环境下的安全性。
常见的原子操作包括原子增加、原子减少、原子交换等。这些操作能够保证在并发执行时不会发生竞争冒险或数据竞争（Data Race），从而确保数据的一致性和完整性。
在并发编程中，原子操作通常用于保护共享资源的访问和修改，以防止多个线程同时访问或修改同一共享资源而导致的竞争冒险。使用原子操作能够简化并发编程的同步机制，并且能够提高程序的性能和效率。
例如：有两个应用程序 A和B，都对同一个文件进行写操作，进程A先写入，那么后写入的进程B就会把A写入的数据覆盖掉。
解决办法就是将“先定位到文件末尾，然后写”这两个步骤组成一个原子操作，由此引入pread和pwrite函数。
1.pread
用于带偏移量的从文件中读取数据，无法中断其定位和读操作，不更新文件表中当前的位置偏移量。
1）头文件
#include
2）函数原型
ssize_t pread(int fd, void *buf, size_t count, off_t offset);
3）参数
fd：表示要操作文件的文件描述符。
buf：表示读出数据存放的位置（缓冲区地址）。
count：表示读出的字节数。
offset：表示当前需要进行读的位置偏移量。
4）返回值
若读取成功则返回实际读到的字节数，若已到文件结尾则返回0，若出错则返回-1。
5）示例：(带偏移量的从文件中读取特定数据，查看读取后的文件偏移量)
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main(){
char bufwrite[30] = "HELLO WORLD!!!\n";
char bufread[30];
int fd, lk;
fd = open("./test", O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0666); //打开文件test
if (fd < 0) {
printf("error: test open\n");
return -1;
}
if ( write(fd, bufwrite, strlen(bufwrite)) < 0 ) { //向文件test写入特定内容
printf("error: test write\n");
close(fd);
return -1;
}
if (pread(fd, bufread, 3, 2) < 0) { //读取2字节后的3字节内容
printf("error: test pread\n");
close(fd);
return -1;
}
lk = lseek(fd, 0,SEEK_CUR); //获取当前偏移量位置
if (lk < 0) {
printf("error: test lseek\n");
close(fd);
return -1;
}
printf("pread fd:%s", bufread);
printf("lseek fd:%d\n", lk);
close(fd);
return 0;
}
6）编译运行并查看测试结果
pread fd:LLO //读取到2字节后的3字节内容
lseek fd:15 //第一次写入后的偏移量，而不是pread读取的位置
2.pwrite
用于带偏移量的向文件中写入数据，无法中断其定位和写操作，不更新文件表中当前的位置偏移量。
1）头文件
#include
2）函数原型
ssize_t pwrite(intfd, const void *buf, size_tcount, off_toffset)；
3）参数
fd：表示要操作文件的文件描述符。
buf：表示要写的数据（缓冲区地址）。
count：表示写入的字节数。
offset：表示当前需要进行写的位置偏移量。
4）返回值
成功，返回写入到文件中的字节数；失败，返回-1。
5）示例：(带偏移量的向文件写入特定数据，查看写入后的文件偏移量)
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
char bufwrite[30] = "HELLO WORLD!!!\n";
char bufWrite[30] = "pwrite test!\n";
char bufread[30];
int fd, lk;
fd = open("./test", O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);
if (fd < 0) {
printf("error: test open\n");
return -1;
}
if ( write(fd, bufwrite, strlen(bufwrite)) < 0 ) { //向文件test写入特定内容
printf("error: test write\n");
close(fd);
return -1;
}
if (pwrite(fd, bufWrite, strlen(bufWrite), 15) < 0) {
//带偏移量向文件test写入特定内容
printf("error: test pread\n");
close(fd);
return -1;
}
if (pread(fd, bufread, 30, 5) < 0) { //带偏移量读取test特定内容
printf("error: test pread\n");
close(fd);
return -1;
}
lk = lseek(fd, 0, SEEK_CUR);
if(lk < 0) {
printf("error: test lseek\n");
close(fd);
return -1;
}
printf("pread fd: %s", buf);
printf("lseek fd: %d\n", lk);
close(fd);
return 0;
}
6）编译运行并查看测试结果
pread fd: WORLD!!!
pwrite test!
lseek fd: 15
