巧用 `ioctl_*` 函数：让 Linux 设备控制更轻松

2024-03-03 19:44:45

掌握 ioctl_* 函数：简化 Linux 设备控制

作为一名经验丰富的程序员和技术作家，我经常需要与各种设备进行交互。Linux 操作系统提供了 ioctl() 函数，这是一个通用的系统调用，用于控制设备。然而，ioctl() 函数的行为和所需参数因设备类型而异。为了简化设备控制，Linux 提供了一系列特定于设备的 ioctl_* 函数，这些函数封装了针对特定设备类型执行特定操作所需的复杂参数。

**`ioctl_*` 函数的好处**

简化设备控制： ioctl_* 函数隐藏了底层 ioctl() 系统调用的复杂性，使得设备控制更加容易和方便。
类型安全性： ioctl_* 函数根据特定设备类型强制执行参数类型，从而减少了错误和未定义行为的可能性。
可读性： ioctl_* 函数名称通常了所执行的操作，提高了代码的可读性和可维护性。
灵活性： 对于某些设备，ioctl() 系统调用可能不足以处理所有必要的控制操作。ioctl_* 函数提供了扩展的功能，允许程序更全面地控制设备。

示例：控制串口

为了展示 ioctl_* 函数的应用，让我们看一个使用 ioctl_* 函数控制串口的示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <termios.h>

int main() {
  int fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR);
  if (fd == -1) {
    perror("open");
    return EXIT_FAILURE;
  }

  // 获取当前串口设置
  struct termios settings;
  if (tcgetattr(fd, &settings) == -1) {
    perror("tcgetattr");
    close(fd);
    return EXIT_FAILURE;
  }

  // 修改串口设置
  settings.c_cflag &= ~CSIZE;
  settings.c_cflag |= CS8;

  // 应用新设置
  if (tcsetattr(fd, TCSANOW, &settings) == -1) {
    perror("tcsetattr");
    close(fd);
    return EXIT_FAILURE;
  }

  // 关闭串口
  close(fd);
  return EXIT_SUCCESS;
}

在这个示例中，tcgetattr() 和 tcsetattr() 函数是 ioctl_* 函数，用于分别获取和设置串口终端设置。这些函数隐藏了底层 ioctl() 系统调用的复杂性，并强制执行特定于串口设备的参数类型，从而简化了串口控制。

常见问题解答

ioctl_* 函数如何与 ioctl() 函数交互？
ioctl_* 函数在内部调用 ioctl() 函数，并封装了针对特定设备类型执行特定操作所需的复杂参数。
所有设备都有 ioctl_* 函数吗？
不一定。只有当对特定设备类型进行高级控制时，才提供 ioctl_* 函数。
ioctl_* 函数是否与所有版本的 Linux 兼容？
不完全是。ioctl_* 函数的可用性因 Linux 内核版本而异。
如何查找特定设备的 ioctl_* 函数？
有关特定设备的 ioctl_* 函数的信息可以在内核源代码或设备供应商的文档中找到。
除了 ioctl_* 函数，还有哪些其他方法可以控制 Linux 设备？
其他方法包括 sysfs、procfs 和供应商提供的库。