使用read系统调用读取文件描述符数据出现垃圾值问题

我在Visual Studio中进行Linux系统编程，部署到VirtualBox虚拟机。创建了一个包含10个unsigned long类型元素的数组，元素值为i*i，写入sample.bin文件后，读取时得到的却是垃圾值或零。

代码示例 #

#include <cstdio>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int main() {

    unsigned long elements[10];
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        elements[i] = (unsigned long)(i * i);
    }

    int fileHandle = open("sample.bin", O_CREAT | O_TRUNC | O_RDWR | O_APPEND, 0777);

    int dataToFile = write(fileHandle, elements, 10 * sizeof(unsigned long));
    
    unsigned long readBuffer[10];
    
    int dataFromFile = read(fileHandle, readBuffer, 10 * sizeof(unsigned long));
    
    for (int i = 0; i < 10; i++) {

        printf("%d\t", readBuffer[i]);

    }

    return 0;
}

已尝试的方法 #

• 将write函数修改为write(fileHandle, &elements, 10 * sizeof(unsigned long));，read函数也做同样修改，无效。
• 使用%lu作为格式说明符，仍然无效。

问题原因与解决方法 #

1. 文件偏移指针位置错误
   写完文件后，文件的偏移指针停留在文件末尾，此时直接调用read会从末尾开始读取，自然读不到有效数据。需要在写入后调用lseek(fileHandle, 0, SEEK_SET)将指针移回文件开头，再执行读取操作。

2. 打开文件的标志冲突
   O_APPEND标志会强制每次写操作都将文件指针移到末尾，虽然这里写完立即读取，但该标志属于多余配置，可能干扰文件指针的控制，建议移除。

3. 格式说明符不匹配
   unsigned long类型对应的printf格式符是%lu，原代码中使用%d会导致输出解析错误，即使读取到正确数据也无法正常显示，必须改用%lu。

4. 缺失错误检查
   原代码没有检查open、write、read的返回值，无法快速定位操作是否失败。添加错误检查能帮助排查文件操作中的异常。

修正后的代码 #

#include <cstdio>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int main() {

    unsigned long elements[10];
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        elements[i] = (unsigned long)(i * i);
    }

    // 移除O_APPEND标志
    int fileHandle = open("sample.bin", O_CREAT | O_TRUNC | O_RDWR, 0777);
    if (fileHandle == -1) {
        perror("open failed");
        return 1;
    }

    int dataToFile = write(fileHandle, elements, 10 * sizeof(unsigned long));
    if (dataToFile == -1) {
        perror("write failed");
        close(fileHandle);
        return 1;
    } else if (dataToFile != 10 * sizeof(unsigned long)) {
        printf("Warning: only wrote %d bytes\n", dataToFile);
    }

    // 将文件指针移回文件开头
    off_t seekResult = lseek(fileHandle, 0, SEEK_SET);
    if (seekResult == -1) {
        perror("lseek failed");
        close(fileHandle);
        return 1;
    }

    unsigned long readBuffer[10];
    int dataFromFile = read(fileHandle, readBuffer, 10 * sizeof(unsigned long));
    if (dataFromFile == -1) {
        perror("read failed");
        close(fileHandle);
        return 1;
    } else if (dataFromFile != 10 * sizeof(unsigned long)) {
        printf("Warning: only read %d bytes\n", dataFromFile);
    }

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        printf("%lu\t", readBuffer[i]);
    }
    printf("\n");

    close(fileHandle);
    return 0;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Jawad