UNIX环境高级编程——系统数据文件和信息

6.1 引言

UNIX系统的正常运行需要使用大量与系统有关的数据文件,这些文件都是ASCII文本文件,并且使用标准I/O库读这些文件。

6.2 口令文件

UNIX口令文件是/etc/passwd,每一行包含下图中的各字段,字段之间用冒号分隔,这些字段包含在中定义的passwd结构中。
UNIX环境高级编程——系统数据文件和信息_第1张图片
两个获取口令文件项的函数:

#include 

struct passwd *getpwuid(uid_t uid);
struct passwd *getpwnam(const char *name);
										// 两个函数返回值:若成功,返回指针;若出错,返回NULL
  • 这两个函数都返回一个指向passwd结构的指针,该结构已由这两个函数在执行时填入信息;
  • passwd结构通常是函数内部的静态变量,只要调用任一相关函数,其内容就会被重写。
/* The passwd structure.  */
struct passwd
{
  char *pw_name;		/* Username.  */
  char *pw_passwd;		/* Password.  */
  __uid_t pw_uid;		/* User ID.  */
  __gid_t pw_gid;		/* Group ID.  */
  char *pw_gecos;		/* Real name.  */
  char *pw_dir;			/* Home directory.  */
  char *pw_shell;		/* Shell program.  */
};

下列3个函数用于查看整个口令文件:

#include 

struct passwd *getpwent(void);
										// 返回值:若成功,返回指针;若出错或到达文件尾端,返回NULL
void setpwent(void);
void endpwent(void);
  • getpwent函数返回口令文件中的下一个记录项;
  • setpwent函数用来将getpwent函数的读写地址指向密码文件开头;
  • endpwent函数关闭这些文件,在使用getpwent函数查看完口令文件后,一定要调用endpwent关闭这些文件。

6.3 阴影口令

  • 加密口令是经单向加密算法处理过的用户口令副本,不能从加密口令猜测到原来的口令;
  • 系统将加密口令存放在阴影口令文件(/etc/shadow)中,该文件的主要内容包括如下内容,其中用户登录名加密口令是必需的:
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下面一组函数用于访问阴影口令文件:

#include 

struct spwd *getspnam(const char* name);
struct spwd *getspent(void);
										// 两个函数返回值:若成功,返回指针;若出错,返回NULL
void setspent(void);
void endspent(void);

6.4 组文件

UNIX组文件(/etc/group)包含下图所示字段,这些字段包含在中所定义的group结构中:
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  • 字段gr_mem是一个指针数组,其中每个指针指向一个属于该组的用户名,该数组以null指针结尾。

可以用下列两个函数来查看组名或数值组ID:

#include 

struct group *getgrgid(gid_t gid);
struct group *getgrnam(const char *name);
										// 两个函数返回值:若成功,返回指针;若出错,返回NULL
  • 这两个函数返回一个指向静态变量的指针,在每次调用时都重写该静态变量。

下列3个函数用于搜索整个组文件:

#include 

struct group *getgrent(void);
										// 返回值:若成功,返回指针;若出错或到达文件尾端,返回NULL
void setgrent(void);
void endgrent(void);
  • setgrent函数打开组文件(如若它尚未打开)并反绕它;
  • getgrent函数从组文件中读下一个记录,如若该文件尚未打开,则先打开它;
  • endgrent函数关闭组文件。

6.5 附属组ID

下面3个函数用于获取和设置附属组ID:

#include 
int getgroups(int gidsetsize, gid_t grouplist[]);
										// 返回值:若成功,返回附属组ID数量;若出错,返回-1

#include 	/* on Linux */
#include 	/* on FreeBSD, Mac OS X, and Solaris */
int setgroups(int ngroups, const gid_t grouplist[]);

#include 	/* on Linux and Solaris */
#include 	/* on FreeBSD and Mac OS X */
int initgroups(const char *username, gid_t basegid);
										// 两个函数的返回值:若成功,返回0;若出错,返回-1
  • getgroups将进程所属用户的各附属组ID填写到数值grouplist中,填写入该数组的附属组ID数最多为gidsetsize个;实际填写到数组中的附属组ID数由函数返回,若gidsetsize0,则函数只返回附属组ID数,而对数组grouplist则不做修改;
  • setgroups由超级用户调用来为调用进程设置附属组ID表,grouplist是组ID数组,而ngroups说明数组中的元素数,ngroups的值不能大于NGROUPS_MAX
  • initgroups函数调用setgroups,它先读整个组文件,对username确定其组的成员关系;然后,它调用setgroups,为该用户初始化附属组ID表;除了在组文件中找到username的所有组,initgroups也在附属组ID表中包含了basegidbasegidusername在口令文件中的组ID。

6.6 实现区别

6.7 其他数据文件

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一般情况下,对于每个数据文件至少有3个函数:

  • get函数:读下一个记录,如果需要,还会打开该文件。此种函数通常返回指向一个结构的指针。当已达到文件尾端时返回空指针。大多数get函数返回指向一个静态存储类结构的指针,如果要保存其内容,则需复制它;
  • set函数:打开相应数据文件(如果尚未打开),然后反绕该文件。如果希望在相应文件起始处开始处理,则调用此函数;
  • end函数:关闭相应数据文件。在结束了对相应数据文件的读、写操作后,总应调用此函数以关闭所有相应文件。

6.8 登录账户记录

6.9 系统标识

uname函数返回与主机和操作系统有关的信息:

#include 

int uname(struct utsname *name);
										// 返回值:若成功,返回非负值;若出错,返回-1
  • 该函数的参数是一个utsname结构的地址,其内容由函数填写。

gethostname函数只返回主机名,该名字通常就是TCP/IP网络上主机的名字:

#include 

int gethostname(char *name, int namelen);
										// 返回值:若成功,返回0;若出错,返回-1
  • namelen参数指定name缓冲区长度,如若提供足够的空间,则通过name返回的字符串以null字节结尾;如若没有提供足够的空间,则没有说明通过name返回的字符串是否以null结尾;
  • 最大主机名长度是HOST_NAME_MAX

6.10 时间和日期例程

UNIX内核提供的基本时间服务是计算自协调世界时(Coordinated Universal Time,UTC)公元1970年1月1日00:00:00这一特定时间以来经过的秒数,这种秒数是以数据类型time_t表示的,称为日历时间,日历时间包括时间日期

time函数返回当前时间和日期:

#include 

time_t time(time_t *calptr);
										// 返回值:若成功,返回时间值;若出错,返回-1
  • 时间值作为函数返回;
  • 如果参数非空,则时间值也存放在由calptr指向的单元内。

POSIX.1的实时扩展增加了对多个系统时钟的支持,时钟通过clockid_t类型进行标识,下图给出了标准值:
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clock_gettime函数用于获取指定时钟的时间,返回的时间在timespec结构中,它把时间表示为纳秒

struct timespec {
	__kernel_time_t	tv_sec;			/* seconds */
	long		tv_nsec;		/* nanoseconds */
};
#include 

int clock_gettime(clockid_t clock_id, struct timespec *tsp);
										// 返回值:若成功,返回0;若出错,返回-1

clock_getres函数把参数tsp指向的timespec结构初始化为与clock_id参数对应的时钟精度:

#include 

int clock_getres(clockid_t clock_id, struct timespec *tsp);
										// 返回值:若成功,返回0;若出错,返回-1

clock_settime函数用于对特定的时钟设置时间:

#include 

int clock_settime(clockid_t clock_id, const struct timespec *tsp);
										// 返回值:若成功,返回0;若出错,返回-1

gettimeofday函数获取当前时间:

#include 

int gettimeofday(struct timeval *restrict tp, void *restrict tzp);
										// 返回值:总是返回0
  • gettimeofday函数以距特定时间(1970年1月1日00:00:00)的秒数的方式将当前时间存放在tp指向的timeval结构中,而该结构将当前时间表示为微秒
/* A time value that is accurate to the nearest
   microsecond but also has a range of years.  */
struct timeval
{
  __time_t tv_sec;		/* Seconds.  */
  __suseconds_t tv_usec;	/* Microseconds.  */
};

一旦取得这种从上述特定时间经过的秒数的整型时间值后,通常需要调用函数将其转换成分解的时间结构,然后调用另一个函数生成人们可读的时间和日期,各种时间函数之间的关系如下:
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localtimegmtime将日历时间转换成分解的时间,并将这些存放在一个tm结构中:

/* ISO C `broken-down time' structure.  */
struct tm
{
  int tm_sec;			/* Seconds.	[0-60] (1 leap second) */
  int tm_min;			/* Minutes.	[0-59] */
  int tm_hour;			/* Hours.	[0-23] */
  int tm_mday;			/* Day.		[1-31] */
  int tm_mon;			/* Month.	[0-11] */
  int tm_year;			/* Year	- 1900.  */
  int tm_wday;			/* Day of week.	[0-6] */
  int tm_yday;			/* Days in year.[0-365]	*/
  int tm_isdst;			/* DST.		[-1/0/1]*/

# ifdef	__USE_MISC
  long int tm_gmtoff;		/* Seconds east of UTC.  */
  const char *tm_zone;		/* Timezone abbreviation.  */
# else
  long int __tm_gmtoff;		/* Seconds east of UTC.  */
  const char *__tm_zone;	/* Timezone abbreviation.  */
# endif
};
#include 

struct tm *gmtime(const time_t *calptr);
struct tm *localtime(const time_t *calptr);
										// 两个函数的返回值:指向分解的tm结构的指针;若出错,返回NULL
  • localtime将日历时间转换成本地时间(考虑到本地时区和夏时令标志);
  • gmtime将日历时间转换成协调统一时间的年、月、日、时、分、秒、周日分解结构。

mktime以本地时间的年、月、日等作为参数,将其变换成time_t值:

#include 

time_t mktime(struct tm *tmptr);
										// 返回值:若成功,返回日历时间;若出错,返回-1

strftime函数通过可用的多个参数来定制产生的字符串:

#include 

size_t strftime(char *restrict buf, size_t maxsize,
				const char *restrict format,
				const struct tm *restrict tmptr);
size_t strftime_l(char *restrict buf, size_t maxsize,
				  const char *restrict format,
				  const struct tm *restrict tmptr, locale_t locale);
										// 两个函数的返回值:若有空间,返回存入数组的字符数;否则返回0
  • strftime_l允许调用者将区域指定为参数,除此之外,strftimestrftime_l函数是相同的,strftime使用通过TZ环境变量指定的区域;
  • tmptr参数是要格式化的时间值,由一个指向分解时间值tm结构的指针说明;
  • 格式化结果存放在一个长度为maxsize个字符的buf数组中,如果buf长度足以存放格式化结果及一个null终止符,则该函数返回在buf中存放的字符数(不包括null终止符),否则该函数返回0
  • format参数控制时间值的格式,其转换说明如下:
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    strptime函数是strftime的反过来版本,把字符串时间转换成分解时间:
#include 

char *strptime(const char *restrict buf, const char *restrict format, struct tm *restrict tmptr);
										// 返回值:指向上次解析的字符的下一个字符的指针;否则,返回NULL
  • format参数给出了buf参数指向的缓冲区内字符串的格式,其转换说明如下:
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6.11 实例代码

chapter6

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