《APUE》笔记-第四章-文件和目录

来源：互联网发布：毛利率算法编辑：程序博客网时间：2024/05/12 21:26

1.引言

本章内容：

struct stat、修改struct stat结构的API，目录、文件系统、符号链接

注：因为符号链接也是一种文件，所以很多函数都要区分是否跟随符号链接。跟随，则得到的是符号链接指向的文件信息；不跟随，则得到的是符号链接本身的信息。

2.stat、 fstat、 lstat、 fstatat

文件的信息全部存储在struct stat里

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 */
struct timespec st_atim; /* time of last access */
struct timespec st_mtim; /* time of last modification */
struct timespec st_ctim; /* time of last file status change */
blksize_t st_blksize; /* best I/O block size */
blkcnt_t st_blocks; /* number of disk blocks allocated */
};

其中：

struct timespec

{

time_t tv_sec;//秒

long tv_nsec;//纳秒

};

#include <sys/stat.h>
int stat(const char *restrict pathname, struct stat *restrict buf );//跟随符号链接
int fstat(int fd, struct stat *buf );//跟随符号链接
int lstat(const char *restrict pathname, struct stat *restrict buf );//不跟随符号链接
int fstatat(int fd, const char *restrict pathname, struct stat *restrict buf, int flag);//由flag决定，默认跟随
返回值：成功，返回0；出错，返回-1

falg：AT_SYMLINK_NOFOLLOW、0（默认跟随）

练习程序在下节

3.文件类型

7种：普通文件、符号链接、目录、块特殊文件、字符特殊文件、FIFO、套接字

硬链接和软链接区别：

http://blog.chinaunix.net/uid-24807808-id-2569015.html

http://www.cnblogs.com/wangkangluo1/archive/2011/08/05/2128918.html

http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-hardandsymb-links/

概括：

对file建立硬链接hardlink和软链接softlink，以及file的拷贝copyfile。则：

硬链接：

file和hardfile索引结点相同，指向的是磁盘上同一个文件，就是同一个文件的不同的名字而已。打开file并修改文件内容，同样也会影响到hardfile，因为他俩压根就是同一个文件。

不可跨文件系统创建硬链接，不能对目录创建硬链接（超级用户可以）

软链接：

softlink新建了一个文件，softlink和file索引结点不同，占据着磁盘上不同文件。softlink的内容是file的路径名，可以是相对也可以是绝对路径。但，打开softlink显示的是file文件的内容，因为软连接就是个快捷方式，通过打开softlink，打开了软连接指向的文件file，所以当然这样了！

可跨文件系统创建软链接

拷贝：

只是把原文件内容拷贝到新文件上来，新的索引结点，新的磁盘文件，拷贝结束后就和原文件没关系了

文件类型判断

st_mode（文件模式字）：存放文件类型和权限信息

宏文件类型S_ISREG( )普通文件S_ISDIR( )目录文件S_ISLNK( )符号链接S_ISBLK( )块特殊文件S_ISCHR( )字符特殊文件S_ISFIFO( )命名管道S_ISSOCK( )套接字

判断文件类型，程序如下：

  1 #include <stdio.h>  2 #include <sys/stat.h>  3 #include <fcntl.h>  4  5 char *type(mode_t mode)  6 {  7         char *p = NULL;  8         if (S_ISREG(mode))  9                 p = "regular"; 10         if (S_ISDIR(mode)) 11                 p = "directory"; 12         if (S_ISLNK(mode)) 13                 p = "link"; 14         if (S_ISCHR(mode)) 15                 p = "character special"; 16         if (S_ISBLK(mode)) 17                 p = "block special"; 18         if (S_ISFIFO(mode)) 19                 p = "FIFO"; 20         if (S_ISSOCK(mode)) 21                 p = "socket"; 22 23         return p; 24 } 25 26 int main(int argc, char *argv[]) 27 { 28         int i; 29         struct stat buf; 30         for (i = 1; i < argc; i++) 31         { 32                 printf("%s\n", argv[i]); 33                 if (stat(argv[i], &buf) == 0) 34                 { 35                         printf("stat: "); 36                         printf("%s\n", type(buf.st_mode)); 37                 } 38 39                 if (lstat(argv[i], &buf) == 0) 40                 { 41                         printf("lstat: "); 42                         printf("%s\n", type(buf.st_mode)); 43                 } 44 45                 if (fstat(open(argv[i], O_RDONLY), &buf) == 0) 46                 { 47                         printf("fstat: "); 48                         printf("%s\n", type(buf.st_mode)); 49                 } 50 51                 int fd = open("/home/zxin/chapter4", O_RDONLY); 52                 if (fstatat(fd, argv[i], &buf, AT_SYMLINK_NOFOLLOW) == 0) 53                 { 54                         printf("fstatat nofollow: "); 55                         printf("%s\n", type(buf.st_mode)); 56                 } 57 58 59                 if (fstatat(fd, argv[i], &buf, 0) == 0) 60                 { 61                         printf("fstatat follow: "); 62                         printf("%s\n", type(buf.st_mode)); 63                 } 64                 printf("\n"); 65         } 66         return 0; 67 }

结果：

分析：

1.和文件信息有关的程序要 #include <sys/stat.h>

2.stat和fstat跟随符号链接，lstat不跟随符号链接，fstatat取决于flag参数

3.fstatat的flag参数要么取O_SYMLINK_NOFOLLOW，要么取0（默认情况，代表跟随符号链接，而不是取O_SYMLINK_FOLLOW）

4.进程相关ID、文件访问权限、 chmod、 fchmod、 fchmodat

进程相关ID：

与进程相关的ID有6个（或更多？），分别是：

实际用户ID、实际组ID：表示我们实际是谁

有效用户ID、有效组ID、附属组ID：用于文件访问权限检查

保存的设置用户ID、保存的设置组ID：由exec函数保存

通过ps命令查看进程ID

文件的访问权限：

st_mode说明S_IRUSR
S_IWUSR
S_IXUSR
S_IRWXU所有者读
所有者写
所有者执行
所有者读、写、执行S_IRGRP
S_IWGRP
S_IXGRP
S_IRWXGRP组读
组写
组执行
组读、写、执行S_IROTH
S_IWOTH
S_IXOTH
S_IRWXOTH其他人读
其他人写
其他人执行
其他人读、写、执行S_ISUID
S_ISGID
S_ISVTX执行时设置用户ID
执行时设置组ID
保存正文（粘着位）

文件的ID有：所有者ID，组所有者ID，设置用户ID，设置组ID。

设置用户ID位和设置组ID位：若文件设置了这两位，则当一个进程执行该文件时，会将该进程的有效用户ID设置为文件的所有者的用户ID（st_uid），将进程的有效组ID设置为文件的组所有者ID（st_gid），如passwd命令就设置了设置用户ID位，用S表示，如下图所示：

写个程序，输出文件的访问权限：

  1 #include <stdio.h>  2 #include <sys/stat.h>  3  4 int main(int argc, char *argv[])  5 {  6         if (argc != 2)  7         {  8                 printf("argument error\n");  9                 exit(-1); 10         } 11         struct stat buf; 12         stat(argv[1], &buf); 13 14         if (buf.st_mode & S_IRUSR) 15                 printf("S_IRUSR | "); 16         if (buf.st_mode & S_IWUSR) 17                 printf("S_IWUSR | "); 18         if (buf.st_mode & S_IXUSR) 19                 printf("S_IXUSR | "); 20         if (buf.st_mode & S_IRWXU) 21                 printf("S_IRWXU | "); 22 23         if (buf.st_mode & S_IRGRP) 24                 printf("S_IRGRP | "); 25         if (buf.st_mode & S_IWGRP) 26                 printf("S_IWGRP | "); 27         if (buf.st_mode & S_IXGRP) 28                 printf("S_IXGRP | "); 29         if (buf.st_mode & S_IRWXG) 30                 printf("S_IRWXG | "); 31 32         if (buf.st_mode & S_IROTH) 33                 printf("S_IROTH | "); 34         if (buf.st_mode & S_IWOTH) 35                 printf("S_IWOTH | "); 36         if (buf.st_mode & S_IXOTH) 37                 printf("S_IXOTH | "); 38         if (buf.st_mode & S_IRWXO) 39                 printf("S_IRWXO | "); 40 41         if (buf.st_mode & S_ISUID) 42                 printf("S_ISUID | "); 43         if (buf.st_mode & S_ISGID) 44                 printf("S_ISGID | "); 45         if (buf.st_mode & S_ISVTX) 46                 printf("S_ISVTX\n"); 47         printf("\n"); 48 49         return 0; 50 }

结果：

分析：

1.用st_mode & S_IRUSR的方法来测试是否有相应权限

2.只要“读” “写” “执行”这三个里面有一个满足，则“读、写、执行”就满足

用上面的程序验证passwd命令设置了设置用户ID位（最后那位S_ISUID）：

进程相关ID和文件ID：

http://www.cnblogs.com/kunhu/p/3699883.html

概括：

写个程序，测试当时的进程相关ID，如下：

  1 #include <stdio.h>  2  3 int main()  4 {  5         printf("uid=%d, gid=%d, euid=%d, egid=%d\n",  6                 getuid(), getgid(), geteuid(), getegid());  7         return 0;  8 }

分析：

分析：用户zxin创建了文件test,未设置设置用户ID位时，当切换到用户zxin2后，euid变为zxin2的euid=501；当设置了设置用户ID位时，切换到zxin2后，euid变为zxin的euid=500。就是说，用户zxin2执行test文件时，zxin2的euid=501变成了zxin的euid=500，此时zxin2获得了zxin的权限。

chmod、fchmod、fchmodat

#include <sys/stat.h>

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

int fchmod(int fd, mode_t mode);

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

返回值：成功，返回0；出错，返回-1

chmod,fchmod跟随符号链接；fchmodat取决于flag

注：因为要改变文件的访问权限，所以调用上述函数的进程的有效用户ID必须等于文件的所有者ID，或者该进程是超级进程。

练习程序：

#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>#include <sys/stat.h>#include <sys/types.h>int main(){        struct stat buf;        if (stat("foo", &buf) != 0)        {                perror("stat() error");                exit(-1);        }        //int status = chmod("/home/zxin/chapter4/foo", S_ISGID | S_ISUID);        int status = chmod("/home/zxin/chapter4/foo", (buf.st_mode & ~S_IXGRP) | S_ISGID);        if (status != 0)        {                perror("chmod() error");                exit(-1);        }        int status2 = fchmodat(AT_FDCWD, "bar", S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IRGRP, 0);        if (status2 != 0)        {                perror("fchmodat() error");                exit(-1);        }        return 0;}

结果：

5.access和accessat

#include <unistd.h>

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

int accessat(int fd, const char *path, int mode, int flag);

返回值：成功，返回0；出错，返回-1

功能：按实际用户ID和实际组ID测试对文件的访问权限

mode:F_OK、R_OK、W_OK、X_OK

flag:E_ACCESS（按有效用户ID和有效组ID测试）

程序如下：

  1 #include <stdio.h>  2 #include <unistd.h>  3 #include <fcntl.h>  4  5 int main(int argc, char *argv[])  6 {  7         if (argc != 2)  8         {  9                 printf("argument error\n"); 10                 exit(-1); 11         } 12         if (access(argv[1], R_OK) < 0) 13                 printf("access error\n"); 14         else 15                 printf("access ok\n"); 16         if (open(argv[1], O_RDONLY) < 0) 17                 printf("open error\n"); 18         else 19                 printf("open ok\n"); 20 21         return 0; 22 }

分析：

设置了access的设置ID位，使得执行access的进程有root权限，所以可以open，但按实际用户ID的access失败。

6.umask

#include <sys/stat.h>

mode_t umask(mode_t cmask);

返回值：之前的文件模式创建屏蔽字

功能：为进程设置文件模式创建屏蔽字，创建新文件新目录时使用

cmask由（S_IRUSR、S_IWUSR等按位或构成）

cmask中为1的位，在新创建的文件中相应位一定被关闭

程序如下：

#include <stdio.h>#include <sys/stat.h>#define RWRWRW (S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH | S_IWOTH)int main(){        umask(0);        if (creat("mask1", RWRWRW) < 0)        {                perror("creat() error");                return 0;        }        umask(S_IWUSR | S_IWGRP | S_IWOTH);        if (creat("mask2", RWRWRW) < 0)        {                perror("creat() error");                return 0;        }        return 0;}

结果：

7.chown

#include <unistd.h>
int chown(const char *pathname, uid_t owner, gid_t group);
int fchown(int fd, uid_t owner, gid_t group);
int fchownat(int fd, const char *pathname, uid_t owner, gid_t group, int flag);
int lchown(const char *pathname, uid_t owner, gid_t group);
All four return: 0 if OK, −1 on error

#include <stdio.h>#include <sys/stat.h>int main(){        struct stat buf;        if (stat("chownfile", &buf) == 0)        {                printf("chownfile:\nst_uid=%d, st_gid=%d\n", buf.st_uid, buf.st_gid);                if (chown("chownfile", 501, 501) == 0)                {                        printf("after chown()\n");                        stat("chownfile", &buf);                        printf("chownfile:\nst_uid=%d, st_gid=%d\n", buf.st_uid, buf.st_gid);                }        }        exit(-1);}

结果：

分析：root账号才能执行chown()函数

8.文件系统

任何一个叶目录的链接计数总是2；任何一个非叶目录的链接计数至少是3

st_blksize:对文件I/O较适合的长度

st_blocks:所分配的实际512字节块块数

st_nlink:链接计数

9.link, unlink, remove, rename, symlink, futimens, mkdir, rmdir, chdir, getcwd

#include <unistd.h>

新建目录项（建立链接）
int link(const char *existingpath, const char *newpath);
int linkat(int efd, const char *existingpath, int nfd, const char *newpath, int flag); //flag: AT_SYMLINK_FOLLOW, 0

删除目录项（删除链接）

int unlink(const char *pathname);
int unlinkat(int fd, const char *pathname, int flag); //flag: AT_REMOVEDIR

删除文件或目录

int remove(const char *pathname);

重命名文件或目录

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

创建符号链接

int symlink(const char *actualpath, const char *sympath);
int symlinkat(const char *actualpath, int fd, const char *sympath);

读取符号链接本身

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

返回值：成功：返回读到的字节数；出错，返回-1

修改文件的访问时间和修改时间

int futimens(int fd, const struct timespec times[2]);
int utimensat(int fd, const char *path, const struct timespec times[2], int flag); //flag: AT_SYMLINK_NOFOLLOW,0

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

创建目录

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

删除一个空目录

int rmdir(const char *pathname);

更改进程当前工作目录

int chdir(const char *pathname);
int fchdir(int fd);

返回当前工作目录的绝对路径名

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

返回值：若成功，返回buf；出错，返回NULL

注：

（1）创建新目录项和增加链接计数应为一个原子操作；不能跨文件系统建立链接，不能对目录建立链接

（2）unlinkat的flag位AT_REMOVEDIR时，则类似rmdir，删除目录；删除目录项时，同时要减去链接计数；先检查打开该文件的进程数，再检查该文件的链接计数，若二者都为0，则可删除该文件内容；unlink不跟随符号链接

（3）对文件用unlink，对目录用rmdir，remove对文件和目录都可用；

（4）rename和renameat不跟随符号链接；空目录指的是该目录中只有. 和 .. 项；不能对 . 和 ..重命名。

（5）符号链接又叫软链接；各个函数对符号链接的处理见下图；可跨文件系统建立符号链接，可对目录建立符号链接

（6）symlink中的actualpath不要求已经存在

（7）与文件相关的3个时间值见下表；不能对st_ctime进行更改，因为调用utimes时，自动被更改了。

struct timeval

{

time_t tv_sec; //秒

long tv_usec; //微秒

};

（8）创建目录时，至少要指定一个执行权限

（9）调用rmdir时，要确保该目录时空目录

程序练习：

#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>#include <sys/stat.h>#define BUFSIZE 100int main(){        if (link("softfile", "linktosoft") == 0)                printf("link() OK\n");        else                exit(-1);        if (linkat(AT_FDCWD, "softfile", AT_FDCWD, "followsoft", AT_SYMLINK_FOLLOW) == 0)                printf("linkat() follow OK\n");        else                exit(-1);        if (linkat(AT_FDCWD, "softfile", AT_FDCWD, "nofollowsoft", 0) == 0)                printf("linkat() nofollow OK\n");        else                exit(-1);        if (unlink("followsoft") == 0)                printf("unlink() OK\n");        else                exit(-1);        if (unlinkat(AT_FDCWD, "nofollowsoft", 0) == 0)                printf("unlinkat() OK\n");        else                exit(-1);        if (unlinkat(AT_FDCWD, "tempdir", AT_REMOVEDIR) == 0)                printf("unlinkat() removedir OK\n");        else                exit(-1);        if (remove("linktosoft") == 0)                printf("remove() OK\n");        else                exit(-1);        if (rename("softfile", "namesoft") == 0)                printf("rename() OK\n");        else                exit(-1);        if (symlink("no such file", "soft") == 0)                printf("symlink() OK\n");        else                exit(-1);        char buf[BUFSIZE];        ssize_t size;        if ((size = readlink("namesoft", buf, BUFSIZE)) != -1)                printf("readlink() OK, size = %d\n", size);        else                exit(-1);        if (mkdir("new dir", S_IRUSR | S_IXUSR) == 0)                printf("mkdir() OK\n");        else                exit(-1);        if (rmdir("new dir") == 0)                printf("rmdir() OK\n");        else                exit(-1);        if (chdir("/") == 0)                printf("chdir() OK\n");        else                exit(-1);        if (getcwd(buf, BUFSIZE) != NULL)                printf("getcwd() OK\npwd=%s\n", buf);        else                exit(-1);        return 0;}

结果：

0 0