UNIX环境C语言编程(3)-文件与目录

1、函数stat()、fstat()、lstat() --获取文件信息

• int stat ( const char * restrict pathname, struct stat *restrict buf );

• int fstat ( int fildes , struct stat * buf );

• int lstat ( const char *restrict pathname, struct stat *restrict buf );

• 如果 pathname 表示一个符号连接时

  lstat获取符号连接自身的信息，而不是连接指向的目标文件

  stat则获取目标文件的信息

• 本章将围绕 3 个 stat 函数及它们的返回信息展开讨论

• ls -l 或许是 stat 函数的最大用户

 

2、struct stat定义示例

struct stat

{

  mode_t st_mode; /* file type & mode (permissions) */

  ino_t st_ino; /*i-node number (serial number) */

  dev_t st_dev; /* device number (file system) */

  dev_t st_rdev; /* device number for special files */

  nlink_t st_nlink; /* number of links */

  uid_t st_uid; /* user ID of owner */

  gid_t st_gid; /* group ID of owner */

  off_t st_size; /* size in bytes, for regular files */

  time_t st_atime; /* time of last access */

  time_t st_mtime; /* time of last modification */

  time_t st_ctime; /* time of last file status change */

  blksize_t st_blksize; /* best I/O block size */

  blkcnt_t st_blocks; /* number of disk blocks allocated */

};

 

3、文件类型

• 普通文件、 目录、块特殊文件、字符特殊文件、 FIFO 、 SOCKET 、符号连接

• 文件类型编码在 st_mode 字段中，相关宏列举如下：

  S_ISREG()  regular file

  S_ISDIR()  directory file

  S_ISCHR()  character special file

  S_ISBLK()  block special file

  S_ISFIFO()  pipe or FIFO

  S_ISLNK()  symbolic link

  S_ISSOCK()  socket

• 例子：判别文件类型

#include 
#include 
#include 
#include 

int main(int argc, char **argv)
{
    int   i;
    char *ptr;

    struct stat buf;

    for( i = 1; i < argc; i++ )
    {
        printf("%s: ", argv[i]);

        /* 获取文件信息 */
        if( lstat(argv[i], &buf) < 0 )
        {
            perror("lstat");
            continue;
        }

        /* 判别文件类型 */
        if( S_ISREG(buf.st_mode) )
            ptr = "regular";
        else if( S_ISDIR(buf.st_mode) )
            ptr = "directory";
        else if( S_ISCHR(buf.st_mode) )
            ptr = "character special";
        else if( S_ISBLK(buf.st_mode) )
            ptr = "block special";
        else if( S_ISFIFO(buf.st_mode) )
            ptr = "fifo";
        else if( S_ISLNK(buf.st_mode) )
            ptr = "symbolic link";
        else if( S_ISSOCK(buf.st_mode) )
            ptr = "socket";
        else
            ptr = "** unknown mode **";
        printf("%s\n", ptr);
    }

    return(0);
}

 

4、设置-用户-ID、设置-组-ID

• 每个进程有 6 个或更多相关的 ID

  实际用户ID、实际组ID //实际上我们是谁

  有效用户ID、有效组ID、附加组ID //用于文件权限检查

  保存的设置-用户-ID、保存的设置-组-ID //由exec()保存

• 通常，进程执行时其 有效用户 ID 等于 实际用户 ID

  如果程序文件设置了设置-用户-ID，那么进程的有效用户ID等于文件的属主

• 设置 - 用户 -ID 与 设置 - 组 -ID 包含在 st_mode 字段中

  可以分别使用S_ISUID、S_ISGID检测

 

5、文件访问权限

• 文件访问权限同样编码在 st_mode 字段中

  此处提及的文件包含前面描述的任何类型的文件，不仅限普通文件

  S_IRUSR  user-read

  S_IWUSR  user-write

  S_IXUSR  user-execute

  S_IRGRP  group-read

  S_IWGRP  group-write

  S_IXGRP  group-execute

  S_IROTH  other-read

  S_IWOTH  other-write

  S_IXOTH  other-execute

  访问权限分为三组，共9位

 

6、文件权限的使用方式

• 打开一个路径名称时，对其中包含的每一个目录都应具有 执行权限

  不包含目录时，意指当前工作目录

• 对于文件的 读权限 决定能否打开文件进行读操作

• 对于文件的 写权限 决定能否打开文件进行写操作

• open () 中指定 O_TRUNC 标志，必须对文件具有 写权限

• 在目录中创建一个新文件，必须对该 目录 具有 写权限 和 执行权限

• 删除文件时，需要 目录的 写权限 与 执行权限 ，与文件自身权限无关

• 使用 exec () 一族函数执行某个文件时，对文件必须具有 执行权限

 

7、内核对文件权限的检查策略

• 如果进程的有效用户 ID 等于 0 （超级用户），授权

• 如果进程的有效用户 ID 等于文件的属主 ID

  (a) 若适当的用户存取权限位被设置，则允许存取

  (b) 否则拒绝存取

• 如果进程的有效组 ID 或附加组 ID 等于文件的组 ID

  (a) 若适当的组存取权限位被设置，则允许存取

  (b) 否则拒绝存取

• 若适当的 其他用户存取权限 位被设置，则允许存取，否则拒绝存取

 

8、新建文件（或目录）的所有权

• 新文件的属主 ID 设置为进程的有效用户 ID

• 文件组 ID 的设置与不同系统的实现相关

  (a) 可以设置为进程的组ID

  (b) 可以设置为所在目录的组ID

• 如果设置了目录的设置 - 组 -ID 位，可以确保 (b)

 

9、函数access() --文件访问权限检测

• int access ( const char *pathname, int mode);

  R_OK  test for read permission

  W_OK  test for write permission

  X_OK  test for execute permission

  F_OK  test for existence of file

• access () 能够告诉你有没有某种权限，不能告诉你有什么权限

• 基于 实际用户 ID 与 实际组 ID 检测对文件的访问权限

  注意：不是有效用户ID与有效组ID

• 思考：在 设置 - 用户 -ID 程序中， access () 返回的结果与实际权限是否一致？

 

10、函数umask() --设置文件创建掩码

• mode_t umask ( mode_t cmask );

  设置进程的文件创建掩码，并返回之前的取值

  umask是少数几个不会返回错误的函数之一

• 创建文件时 open () 或 creat () 的参数 mode 指定文件的访问权限

  进程的umask设置同样影响新建文件的实际访问权限

  文件创建掩码中打开的位，将导致mode中相应的位被关闭

• 以符号形式查看进程的文件创建掩码

  umask -S

 

11、函数chmod()、fchmod() --修改文件权限

• int chmod (const char *pathname, mode_t mode);

• int fchmod (int fildes, mode_t mode);

  mode取值示例：

  S_IRWXU  read, write, and execute by user

  S_IRGRP  read by group

  …

• 下述情形中， chmod () 会自动清除两个权限位：

  (a) 如果进程没有超级用户特权，尝试设置普通文件的粘着位时，粘着位将被清除

  (b) 如果新建文件的组ID不等于进程有效组ID或附加组ID之一时，文件的设置-组-ID位将被清除

 

12、粘着位

• 如果一个可执行程序文件设置了粘着位

  程序第一次执行结束时，该程序正文的一个文本被保存在交换区

  这使得下次执行该程序时能较快地装入内存区

  一种历史遗留技术

• 如果对一个目录设置了粘住位

  只有对该目录具有写权限的用户并且满足下列条件之一，才能删除或更名该目录下的文件：

  (a) 超级用户

  (b) 拥有此文件

  (c) 拥有此目录

  drwxrwxrwt 17tbcs    staff       167936 Feb 29 09:47 /tmp

 

13、函数chown()、fchown()、lchown() --修改属主/组

• int chown ( const char *pathname, uid_t owner, gid_t group);

• int fchown ( int fildes , uid_t owner, gid_t group);

• int lchown ( const char *pathname, uid_t owner, gid_t group);

  lchown作用于符号连接自身

• 对于文件属主 / 组的修改，某些系统限制如下：

  (a) 普通用户只能修改自己的文件的属组

  (b) 且只能改为自己所属的组（有效组ID，或附加组ID之一）

• 普通用户修改后， 设置 - 用户 -ID 与 设置 - 组 -ID 被自动清除

 

14、文件大小

• 文件大小保存在 st_size 字段中

• 仅对 普通文件 、 目录 、 符号连接 有意义

  对于目录，文件大小通常是一个数字的整数倍数

  对于符号连接，文件大小是文件名称中的实际字节数

  lrwxrwxrwx  1 root    system    21 Feb 21 2006 /unix ->/usr/lib/boot/unix_64

• 回顾一下，文件中的空洞

 

15、文件截断

• int truncate ( const char *pathname, off_t length);

• int ftruncate ( int fildes , off_t length);

• 将文件截断到指定大小

• 思考一下，如果 length 参数大于当前文件大小，后果如何？

 

16、文件系统

• 图中有两个目录项指向同一个 i 节点 ，每个 i 节点 都有一个连接计数

• 另外一种连接类型称为 符号连接 ，文件的实际内容（在数据块中）包含了它所指向的文件的名字

• i 节点 包含了所有与文件相关的信息：类型、权限、大小、指向数据的指针等

• 目录项中的 i 节点 编号 只能指向同一文件系统中 的 i 节点

• 文件改名时，数据并不移动

 

• 编号为 2549 的 i 节点，类型为目录，连接计数为 2 。数值 2 来自于命名该目录（ testdir ）的目录项以及在该目录中的 . 项

• 编号为 1267 的 i 节点，目录类型，连接计数 >=3 。至少有三个目录项指向它：一个是命名它的目录项，第二个是在该目录中的 . 项，第三个是在其子目录 testdir 中的 .. 项

 

17、函数link()、unlink()、remove()、rename()

• int link ( const char * existingpath , const char * newpath );

• int unlink ( const char *pathname);

  仅当文件的连接计数为0时，文件内容才可能同时被删除；

  另外一个限制：只要文件保持打开状态，文件内容不会被删除

• int remove ( const char *pathname);

• int rename ( const char * oldn , const char * newn );

  oldn是文件时：如果newn存在，也必须是文件，它将首先被删除

  oldn是目录时：如果newn存在，也必须是空目录，它将首先被删除

  如果oldn或newn引用一个符号连接：将处理连接自身

  如果oldn与newn引用相同的文件：函数不做任何处理

 

18、符号连接

• 以下函数不跟随符号连接（即处理符号连接自身）：

  chown、lchown、lstat、readlink、remove、rename、unlink

  chown是否跟随符号连接因系统而异

  其它函数，如access、stat、chmod、open等，将处理符号连接引用的文件（指定O_CREAT与O_EXCL选项调用open时，不跟随）

• 符号连接可能会在文件系统中引入循环

• open 打开符号连接时，一个令人迷惑的场景分析

     $ ln -s /no/such/file myfile            # 创建一个符号连接，指向一个实际并不存在的文件
     $ ls myfile
     myfile                                  # 符号连接已创建
     $ cat myfile                            # 显示文件内容
     cat: myfile: No such file or directory
     $ ls -l myfile                          # 显示完整信息
     lrwxrwxrwx 1 sar        13 Jan 22 00:26 myfile -> /no/such/file

 

19、函数symlink()、readlink()

• int symlink ( const char * actualpath , const char * sympath );

• 创建一个符号连接

• ssize_t readlink ( const char* restrict pathname, char *restrict buf , size_t bufsize );

• 读取符号连接对应的文件名称，返回读入到 buf 中的字节数

• 注意： buf 并不以 \0 终止

 

20、文件时间

• 与文件相关的 3 个时间值

 

21、函数utime() --更改文件的访问/修改时间

• int utime ( const char *pathname, const struct utimbuf *times);

• touch 命令调用 utime () ，更改文件时间

 

22、目录操作函数mkdir()、rmdir() …

• int mkdir (const char *pathname, mode_t mode);   // 创建目录

• int rmdir (const char *pathname);   // 删除目录

• DIR * opendir ( const char *pathname);  // 打开目录

• struct dirent * readdir (DIR * dp );  // 读取目录

• void rewinddir (DIR * dp );  // 重新定位到目录开始

• int closedir (DIR * dp );  // 关闭目录

• long telldir (DIR * dp );  // 获取当前位置

• void seekdir (DIR * dp , long loc );  // 在目录中定位

• int chdir ( const char *pathname);  // 改变当前目录

• int fchdir ( int filedes );  // 改变当前目录

• char * getcwd (char * buf , size_t size);  // 获取当前目录