《Unix环境高级编程》 总结 （二）

文件IO （第三章）

1、标准输入、输出、出错：

STDIN_FILENO(0)、STDOUT_FILENO(1)、STDERR_FILENO(2) 定义在<unistd.h>中

文件描述符的范围： 0 —— OPEN_MAX -1

2、open()、openat()

---

#include <fcntl.h>

int open(const char *path,int oflag, ... /* mode_t mode */);

int openat(int fd,const char *path,int oflag, ... /* mode_t mode */);

成功返回 fd（最小的未用fd），出错返回 -1

#include <unistd.h>

int close(int fd);

成功返回0，出错返回-1

---

oflag：O_RDONLY / O_WRONLY / RDWR / O_EXEC（只执行打开） / O_SEARCH (不支持)

这5个变量中必须指定且只能指定一个；

O_APPEND 追加

O_CLOEXEC 添加 FD_CLOEXEC 标志

O_CREAT 文件不存在则创建

O_DIRECTORY path不是目录则出错

O_EXCL 如果同时指定了 O_CREAT ，而文件已存在，则出错（可用于测试文件是否

存在，如果不存在，则创建文件）

O_NOCTTY 如果path为终端设备，则不将设备分配作为此进程的控制终端

O_NOFOLLOW path为符号链接则出错

O_NONBLOCK 如path为FIFO/块设备文件/字符设备文件，则以非阻塞文件打开文件

O_SYNC 每次write等待I/O操作完成

O_TRUNC 如果文件存在且可写，则将文件长度截断为0

O_TTY_INIT ？

O_DSYNC 每次write等待I/O操作完成,如果读写操作不影响读取数据，则不等待

O_RSYNC 使read等待直至对文件同一部份挂起的写操作完成

path为绝对路径时，fd被忽略，openat() 同open()

path为相对路径，fd指出path的开始地址

path为相对路径，fd为 AT_FDCWD ,则path以当前目录为起始位置

同一进程中的所有线程共享相同的当前目录

_POSIX_NO_TRUNC 决定文件名过长时是截断还是出错，当有效时，则在整个路径长度超过 PATH_MAX ，或路径中任一文件名超过 NAME_MAX 时出错，errno 为 ENAMETOOLONG

3、create()

---

#include <fcntl.h>

int create(const char *path, mode_t mode);

成功返回 fd（最小的未用fd），出错返回 -1

---

等效于：

open(path,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,mode);

create()的不足：只能以只写方式打开文件

4、lseek()

---

#include <unistd.h>

off_t lseek(int fd,off_t offset,int whence);

成功返回新的文件偏移量，出错返回-1

---

• whence 为 SEEK_SET ，offset为距文件开始处的字节；
• whence 为SEEK_CUR，offset为距当前位置的字节（可正可负）；
• whence 为SEEK_END，offset为距未尾的字节（可正可负）。

获取文件偏移量：

off_t cur;

cur = lseek(fd,0,SEEK_CUR);

如果fd指向管道、FIFO或socket，则lssek返回-1，errno为 ESPIPE 。

因为某些设备可能允许负的偏移量，所以比较lseek的返回值时，不要测试是否小于0，而应测试是否为-1。

5、read()、write()、pread()和pwrite()

---

#include <unistd.h>

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t nbytes);

返回读到的字节数，到末尾返回0，出错返回-1

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t nbytes);

成功返回已写的字节数，出错返回-1

ssize_t pread(int fd, void *buf, size_t nbytes, off_t offset); // 同先lseek后，再read

ssize_t pwrite(int fd, const void *buf, size_t nbytes, off_t offset); // 同先lseek后，再write

---

6、i 结点

http://www.cnblogs.com/hnrainll/archive/2012/08/25/2237877.html

7、dup()和dup2() （复制fd）

---

#include <unistd.h>

int dup(int fd);

int dup2(int fd, int fd2);

成功返回新fd，失败返回 -1

---

dup()的返回值为可用fd的最小值，dup2由fd2指定，如果fd2已打开，则先关闭，如fd等于fd2，则dup2返回fd2，而不关闭。这两个dup函数总是清除新描述字中的 FD_CLOEXEC 。

dup(fd) == fcntl(fd,F_DUPFD,0);

dup2(fd,fd2) == close(fd2); fcntl(fd, FD_DUPFD, fd2);

8、函数sync、fsync和fdatasync

同步内核缓冲区中的数据。

---

#include <unistd.h>

int fsync(int fd); // 同步数据和属性

int fdatasync(int fd); // 只同步数据

成功返回0，失败返回 -1

void sync(void); // 不等待写完成就返回

---

有个守护进程updata周期性调用sync来冲洗内核缓冲区，命令sync也会调用sync。

sync不等待写完成就返回，fsync和fdatasync要等待写操作完成后才返回。

fdatasync只影响文件数据部分，fsync还要更新文件属性。

9、函数fcntl

改变已打开文件属性

---

#include <fcntl.h>

int fcntl(int fd, int cmd, ... /* int arg */);

成功则依赖cmd，出错返回 -1，arg为要设置的值

---

cmd 取值：

F_DUPFD 复制fd。返回 min（>=arg, 未使用的最小fd），新fd的 FD_CLOEXEC 标志被清除；

F_DUPFD_CLOEXEC 同 F_DUPFD，但要设置 FD_CLOEXEC 标志；

F_GETFD/F_SETFD 得到/设置 FD_CLOEXEC 状态

F_GETFL 返回fd的文件状态标志，如下：

O_RDONLY, O_WRONLY, O_RDWR, O_EXEC, O_SEARCH, O_APPEND, O_NONBLOCK,

O_SYNC (等待写完成 - 数据和属性 - Linux不支持) O_DSYNC (等待写完成 - 仅数据) O_RSYNC (同步读写)

O_RDONLY, O_WRONLY, O_RDWR要与 （val & O_ACCMODE）比较，如下：

int val = fcntl(fd,F_GETFL,0);

switch( val & O_ACCMODE) {

case O_RDONLY:

...

case O_WRONLY:

...

case O_RDWR:

...

}

if(val & O_ADDEND)

...

...

F_SETFL 可设置的值：O_APPEND、O_NONBLOCK、O_SYNC、O_DSYNC、O_RSYNC

F_GETOWN 得到当前接收SIGIO和SIGURG信号的进程ID（正）或进程组ID（负）。

F_SETOWN 设置当前接收SIGIO和SIGURG信号的进程ID或进程组ID，正的arg表示进程ID，负的（|arg|）表示进程组ID

10、函数ioctl

常用于调用驱动接口

---

#include <unistd.h>

#include <sys/ioctl.h>

int ioctl(int fd, int request, ...);

出错返回-1，成功返回其它值

---

对于不同的设备文件，可能还需要不同的头文件。

11、/dev/fd

打开文件/dev/fd/n 同 复制描述符n(假设n是打开的)，即：

fd = open("/dev/fd/0",mode);  

同

fd = dup(0);

注：大多数系统，mode是无效的，如n以读打开，再以读写打开"/dev/fd/n"，则描述符n仍只能读。

create “/dev/fd/n” 同open加上O_CREATE。

文件和目录 （第四章）

1、函数stat、fstat、lstat和fstatat

获取文件属性相关信息。

stat：指定路径，

fstat：指定文件的fd，

lstat：当文件为符号链接时，返回符号链接的信息，而非其指向的文件的信息

fstat：相关fd的路径。当flag中AT_SYMLINK_NOFOLLOW标志被设置时，如果为符号链接，则返回符号链接本身，否则(默认)返回其指向的文件；如果fd为AT_FDCWD，pathname为相关路径，则

    以当前目前为起始位置；为绝对路径，fd将被忽略。

stat结构体：

其中：timespec结构体至少有下面两项：

2、文件类型

文件类型：

普通文件

目录文件：对目录有读权限，则可读目录的内容，只有内核可直接写目录文件；

块特殊文件：每次以固定长度访问（带缓冲），如磁盘

字符特殊文件：提供不带缓冲的问题，长度可变。设备要么为块特殊文件或者为字符特殊文件。

FIFO

套接字

符号链接

可用stat中的mode_t中来判断，如下：

从stat结构中确定IPC对象类型，如下：

3、设置用户ID和组ID

http://blog.csdn.net/demiaowu/article/details/39370355

4、文件访问权限

文件访问权限位定义在 <sts/stat.h>中，如下：

S_IRUSR,S_IWUSR,S_IXUSR; S_IRGRP,S_IWGRP,S_IXGRP; S_IROTH,S_IWOTH,S_IXOTH

要打开文件，对路径名中的所有目录必须有执行权限；

新建文件/删除文件，对目录要有写和执行权限，对该文件权限无要求；

exec要求对文件有执行权限，且必须为普通文件。

5、新文件和目录的所有权

新文件的UID为进程的EUID，新文件的GID可以为进程的EGID或者它所在目录的GID；

6、access()和faccessat() --- 测试实际 UID和GID 的访问权限

---

#include <unistd.h>

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

int faccessat(int fd, const char *pathname, int mode, int flag);

成功返回0，失败返回 -1

---

mode 取值：

R_OK 测试读权限

W_OK 测试写权限

X_OK 测试执行权限

F_OK 测试文件是否存在

pathname为绝对路径时，忽略fd；fd为 AT_FDCMD而pathname为相对路径时，以当前目录为起始目录；

flag为AT_EACCESS，则检查有效UID和GID而非实际UID和GID。

7、umask() - 为进程设置文件模式创建屏蔽字，并返回之前的值

---

#include <sys/stat.h>

mode_t umask(mode_t cmask);

返回之前的值。

---

更改该值并不影响其父进程的屏蔽字

8、chmod()、fchmod()和fchmodat()

---

#include <sys/stat.h>

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

int fchmod(int fd, mode_t mode);

int fchmodat(int fd, const char *pathname, mode_t mode, int flag);

成功返回0，失败返回 -1

---

flag可设置为 AT_SYSLINK_NOFOLLOW ，从而 fchmodat 不跟随符号链接。

要改变文件权限位，进程EUID必须等于文件的所有者ID，或者该进程为超级用户。

mode取值：

注：该方法只修改i节点中最近一次被更改的时间。

9、粘着位（只有超级用户才能设置）

粘着位，是Unix文件系统权限的一个旗标。最常见的用法在目录上设置粘滞位，如此以来，只有目录内文件的所有者或者root才可以删除或移动该文件。如果不为目录设置粘滞位，任何具有该目录写和执行权限的用户都可以删除和移动其中的文件。实际应用中，粘滞位一般用于/tmp目录，以防止普通用户删除或移动其他用户的文件。

http://blog.csdn.net/virtual_func/article/details/51277051

10、chown()、fchown()、fchownat()和lchown()

11、文件长度

stat结构成员 st_size 表示以字节为单位的文件长度，其只针对普通文件、目录文件和符号链接；

对于目录，长度通常为一个数（16或512）的整数倍；对于符号链接，长度为文件中实际字节数。

st_blksize：块长度

st_blocks：实际块数（Linux默认块长度为 1024）

12、truncate()、ftuuncate() —— 文件截断

---

#include <unistd.h>

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

int ftruncate(int fd, off_t length);

成功返回0，失败返回 -1。

---

如果lenght大于之前长度，文件长度将增加，增加数据读作0。

13、link()、linkat()、unlink()、unlinkat()、remove()

创建目录项：

#include <unistd.h>

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

int linkat(int fd, const char *existingpath, int nfd, const char *newpath, int flag);

创建一个指向现有文件的链接，成功返回0，失败返回 -1

若newpath存在，返回出错。且只创建newpath的最后一个分量，路径中的其它部分应当已存在。

fd或nfd中有一个为AT_FDCMD，则基于当前目录计算；有任一路径名为绝对路径，则fd/nfd被忽略。

当fd为符号链接时，flag设置了 AT_SYMLINK_FOLLOW ，则创建符号链接目标的链接；否则创建指向符号链接本身的链接。

一般系统不允许对目录硬链接。

删除目录项：

#include <unistd.h>

int unlink(const char *pathname);

int unlinkat(int fd, const char *pathname,int flag);

成功返回0，失败返回 -1

要删除对文件的链接，必须对目录有写和执行权限；如果对目录设置了粘着位，则对目录要有写权限，且具备下面三个条件之一：

• 拥有该文件
• 拥有该目录
• 具有超级用户权限

系统关闭文件时，先检查打开该文件的进程数，如果为0，再去检查其链接计数，如为0，就删除该文件内容。

当flag设置 AT_REMOVEDIR 时, unlinkat 类似于 rmdir （删除目录）。

unlink常用于确保程序崩溃后，它创建的临时文件也不会遗留下来。

如下pathname为符号链接，则unlink删除该符号链接，没有函数可以通过符号链接来删除它引用的文件。

对于文件，remove()与unlink()；对于目录，同 rmdir()。如下：

#include <stdio.h>

int remove(const char *pathname);

14、rename() 和 renameat()

文件重命名，如下：

#include <stdio.h>

int rename(const char *oldname, const char *newname);

int rename(int oldfd, const char *oldname, int newfd, const char *newname);

成功返回0，失败返回 -1

如果oldname为文件，则newname必须为文件；当newname文件存在时，先删除该文件（删除其目录项），再重命名，且进程对两个目录都要有写权限；

如果oldname为目录，则newname必须为空目录，且newname不能为其子目录；

如果为符号链接，则处理符号链接本身而非其指向的文件；

不能对 . 和 .. 重命名；

如果二者相同，则直接返回成功。

15、符号链接

硬链接直接指向 i 节点；硬链接通常必须在同一文件系统，且只有超级用户可创建指向目录的硬链接，而对于符号链接无限制。

mkdir、mkinfo、mknod、rmdir的参数为符号链接时，出错；

各函数对符号链接的处理方式如下：

例外：当以 O_CREAT 和 O_EXCL 调用open打开符号链接时将出错，errno 为 EEXIST；

符号链接的创建：

#include <unistd.h>

int symlink(const char *actualpath, const char *syspath);

int symlinkat(const char *actualpath, int fd, const char *syspath);

成功返回0，失败返回 -1

actualpath可以不存在，与syspath也可以不在同一文件系统。

打开将读取符号链接本身的内容：

#include <unistd.h>

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

ssize_t readlinkat(int fd, const char *restrict pathname, char *restrict buf, size_t buflen);

成功返回读取的字节数，失败返回 -1

buf中的字符不以 \0 终止，所以要通过buflen来得到长度。

16、文件的时间

对每个文件有3个时间，如下：

注：系统中没有对 i 节点的最后访问时间，所以 access()和stat()不修改任何时间。

各函数对时间的影响如下：

文件访问时间和修改时间的修改如下：

#include <sys/stat.h>

int futimens(int fd, const struct timespec times[2]);

int utimensat(int fd, const char *path, const struct timespec times[2], int flag);

成功返回0，失败 -1。

times[0]为访问时间，times[1]为修改时间，二者采用日历时间，不足秒的用纳秒表示。

若times为 NULL ，则二者都为当前时间；

任一时间的tv_nsec为 UTIME_NOW ，则相应的时间为当前时间（忽略tv_sec）；

任一时间的tv_nsec为 UTIME_OMIT ，则相应的时间不变（忽略tv_sec）；

函数的执行权限如下：

times为NULL或者任一tv_nsec为UTIME_NOW，则EUID必须等于文件所有者ID，或对文件有写权限，或为root；

times非空，且tv_nsec不是UTIME_NOW，也不是UTIME_OMIT，则EUID必须等于文件所有者ID，或为root；

times非空，且两个tv_nsec都为UTIME_OMIT，不执行权限检查。

flag可设置为 AT_SYMLINK_NOFOLLOW (默认是跟随符号链接)

#include <sys/time.h>

int utimes(const char *pathname, const struct timeval times[2]);

成功返回0，失败 -1。

该函数以秒的微秒表示。

注：不能修改st_ctim的值，因为调用utimes后该值会自动修改。

17、mkdir()、mkdirat() 和 rmdir()

#include <sys/stat.h>

int mkdir(const char *pathname, mode_t mode);

int mkdirat(int fd, const char *pathname, mode_t mode);

成功返回0，失败 -1。

对于目录至少要设置执行权限，以允许访问目录中的文件名。

目录删除，如下：

#include <unistd.h>

int rmdir(const char *pathname);

成功返回0，失败 -1。

对目录有访问权限的用户都可以读目录，只有内核可以写目录。

目录读取相关函数：

#include <dirent.h>

DIR *opendir(const char *pathname);

DIR *fdopendir(int fd); // 从fd中得到 DIR

成功返回指针，失败返回NULL

struct dirent *readdir(DIR *dp); // 返回第一个目录项，当DIR由fdopendir得到时，第一项取决于 fd 的文件偏移量

在目录尾或出错返回NULL

void rewinddir(DIR *dp);

int closedir(DIR *dp);

成功返回0，失败-1

long telldir(DIR *dp);

返回与dp关联的目录中的当前位置。

void seekdir(DIR *dp, long loc);

18、chdir()、fchdir()和getcwd()

更改当前目录，如下：

#include <unistd.h>

int chdir(const char *pathname);

int fchdir(int fd);

成功返回0，失败-1

得到当前目录，如下：

#include <unistd.h>

char *getcwd(char *buf,size_t size);

成功返回buf，失败返回NULL

19、文件访问权限位小结