APUE学习笔记——文件和目录

发表于 2016-02-29 更新于 2024-03-04 阅读次数： Disqus：

函数`stat`、`fstat`、`fstatat`、`lstat`

#include <sys/stat.h>

int stat(const char *restrict pathname, struct stat *restrict buf);
int fstat(int fd, struct stat *buf);
int lstat(const char *restrict pathname, struct stat *restrict buf);
int lstat(int fd, const char *restrict pathname, struct stat *restrict buf, int flag);

/* 所有4个函数的返回值：若成功，返回0；若出错，返回-1 */

sturct 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 links */
    gid_t           st_gid;         /* group ID of owner */
    off_t           st_size;        /* size in bytes, for regular files  */
    struct timespec st_atime;       /* time of last access */
    struct timespec st_mtime;       /* time of last modification */
    struct timespec 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 */
}

函数stat:返回pathname命名文件有关的信息结构；
函数fstat:返回在描述符fd上打开文件的有关信息；
函数lstat:类似于函数stat，但当命名的文件是一个符号链接时，lstat返回该符号连接的有关信息；
函数fstatat:为一个相对于当前打开目录(由fd参数指向)的路径名返回文件统计信息。

文件信息包含stat结构的st_mode成员中。可以下表中的宏文件确定文件的类型。

宏	文件类型
`S_ISREG()`	普通文件
`S_ISDIR()`	目录文件
`S_ISCHR()`	字符特殊文件
`S_ISBLK()`	块特殊文件
`S_ISFIFO()`	管道或FIFO
`S_ISLNK()`	符号链接
`S_ISSOCK()`	套接字

文件类型

文件类型包括如下几类：

普通文件(regular file):包含了某种形式的数据；
目录文件(directory file):包含了其他文件的名字以及指向与这些文件有关信息的指针；
块特殊文件(block special file):该类型文件提供对设备(如磁盘)带缓冲的访问，每次访问以固定长度为单位进行；
字符特殊文件(character special file):该文件提供对设备不带缓冲的访问，每次访问长度不变。系统中的所有设备要么是字符特殊文件，要么是块特殊文件。
FIFO:该文件用于进程通信，也称为命名管道(named pipe)；
套接字(socket)：该文件用于进程间的网络通信，也可以用在一台宿主机上进程间的非网络通信。
符号链接(symbolic link):该文件指向另一个文件。

设置用户ID和设置组ID

实际用户ID和实际组ID标识我们究竟是谁。
有效用户ID、有效组ID以及附属组ID决定了我们的文件访问权限。
保存的设置用户ID和保存的设置组ID在执行一个程序时包含了有效用户ID和有效组ID的副本。

每个文件有一个所有者和组所有者，所有者由stat结构中的st_uid指定，组所有者则由st_gid指定。

文件访问权限

所有文件类型(目录、字符特别文件等)都有访问权限(access permisiion)。

`st_mode`屏蔽	含义
`S_IRUSR`	用户都
`S_IWUSR`	用户写
`S_IXUSR`	用户执行
`S_IRGRP`	组读
`S_IWGRP`	组写
`S_IXGRP`	组执行
`S_IROTH`	其他读
`S_IWOTH`	其他写
`S_IXOTH`	其他执行

函数`access`和`faccessat`

#include <unistd.h>
int access(const char *pathname, int mode);
int faccessat(int fd, const char *pathname, int mode, int flag);
/* 两个函数的返回值：若成功，返回0；若出错，返回-1 */

access和faccessat函数是按实际用户ID和实际组ID进行访问权限测试的。

`mode`	说明
`R_OK`	测试读权限
`W_OK`	测试写权限
`X_OK`	测试执行权限

函数`umask`

umask函数为进程设置文件模式创建屏蔽字(mask for the process)，并返回之前的值。(这是少数几个没有出错返回函数中的一个。)

#include <sys/stat.h>

mode_t umask(mode_t cmask);
/* 返回值：之前的文件模式穿件屏蔽字 */

参数cmask是由上上个表列出的9个常量(S_IRUSR、S_IWUSR等)中若干个按位“或”构成的。

屏蔽位	含义
0400	用户读
0200	用户写
0100	用户执行
0040	组读
0020	组写
0010	组执行
0004	其他读
0002	其他写
0001	其他执行

函数`chmod`、`fchmod`和`fchmodat`

#include <sys/stat.h>

int chomd(const char *pathname, mode_t mode);
int fchome(int fd, mode_t mode);
int fchomdat(int fd, const char *pathname, mode_t mode, int flag);
/* 3个函数返回值：若成功，返回0；若出错，返回-1 */

chmod函数在指定的文件上进行操作，而fchmod函数则对已打开的文件进行操作。
fchomdat函数与chmod函数在下面两种情况下是相同的：一种是pathname参数为绝对路径，另一种是fd参数取值为AT_FDCWD而pathname参数为相对路径。否则，fchmodat计算相对于打开目录(由fd参数指向)的pathname。flag参数可以用于改变fchmodat的行为，当设置了AT_SYMLIN_NOFOLLOW标志时，fchmodat并不会跟随符号链接。

`mode`	说明
`S_ISUID`	执行时设置用户ID
`S_ISGID`	执行时设置组ID
`S_ISVTX`	保存正文(粘着位)
`S_IRWXU`	用户(所有者)读、写和执行
`S_IRUSR`	用户(所有者)读
`S_IWUSR`	用户(所有者)写
`S_IXUSR`	用户(所有者)执行
`S_IRWXG`	组读、写和执行
`S_IRGRP`	组读
`S_IWGRP`	组写
`S_IXGRP`	组执行
`S_IRWXO`	其他读、写和执行
`S_IROTH`	其他读
`S_IWOTH`	其他写
`S_IXOTH`	其他执行

粘着位(sticky bit)

S_ISVTX位被称为粘着位：如果一个可执行的程序文件的这一位被设置了，那么当程序第一次被执行，在其终止时，程序正文的一个副本仍被保存在交换区。
后来的UNIX版本称为它为保存正文位(saved-text bit)，因此也就有了常量S_ISVTX。

函数`chown`、`fchown`、`fchownat`和`lchown`

下面几个chown函数可用于更改文件的用户ID和组ID。如果两个参数owner或group中的任意一个是-1，则对应的ID不变。

#include <unistd.h>

int chown(const char *pathname, uid_t owner, git_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);
/*
 * 4个函数的返回值：若辰宫，返回0；若出错，返回-1
 */

文件长度

stat结构成员st_size表示以字节为单位的单位长度。只对普通文件、目录文件和符号连接有效。

文件中的空洞

空洞是由所设置的偏移量超过文件端尾，并写入了某些数据后造成的。

文件截断

#include <unistd.h>

int truncate(const char *pathname, off_t length);
int ftruncate(int fd, off_t length);
/*
 * 两个函数的返回值：若成功，返回0；若失败，返回-1
 */

如果该文件以前的长度大于length，则超过length以外的数据就不能再访问。如果以前的长度小于length，文件长度将增加，在以前的文件尾端和新的文件尾端之间的数据将读作0。

文件系统

函数`link`、`linkat`、`unlink`、`unlinkat`和`remove`

#include <unistd.h>

int link(const char *existingpath, const char *newpath);
int linkat(int efd, const char *existingpath, int nfd, const char *newpath, int flag);
/* 两个函数的返回值：若成功，返回0；若出错，返回-1 */

这两个函数创建一个新目录项newpath，它引用现有文件existingpath。如果newpath已存在，则返回出错。
对于linkat函数，现有文件是通过efd和existingpath指定，新的路径名是通过nfd和newpath指定的。

#include <unistd.h>

int unlink(const char *pathname);
int unlinkat(int fd, const char *pathname, int flag);
/* 两个函数的返回值：若成功，返回0；若出错，返回-1 */

这两个函数删除目录项，并将由pathname所引用的链接数减1。

#include <stdio.h>

int remove(const char *pathname);
/* 返回值：若成功，返回0；若失败，返回-1 */

函数`rename`和`renameat`

#include <stdio.h>

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

如果oldname指的是一个文件而不是目录，那么为该文件或符号连接重命名。
如果oldname指的是一个空目录，那么为该目录重命名。
如果oldname或newname引用符号连接，则处理的是符号链接本身，而不是它引用的文件。
不能对.和..重命名。
作为一个特例，如果oldname和newname引用同意文件，则函数不做任何更改而成功返回。

符号链接

符号链接是对一个文件的间接指针。符号链接以及它指向何种对象并无任何文件系统限制，任何用户都可以创建指向目录的符号连接。

创建和读取符号连接

#include <unistd.h>

int symlink(const char *actualpath, const char *sympath);
int symlinat(const char *acutalpath, int fd, const char *symptah);
/* 两个函数的返回值：若成功，返回0；若出错，返回-1 */

#include <unistd.h>

ssize_t readlink(const char *actualpath, const char *symptah);
sszie_t readlinkat(int fd, const char* restrict pathname, char *restrict buf, size_t bufsize);
/* 两个函数的返回值：若成功，返回读取的字节数；若出错，返回-1 */

文件时间

字段	说明	例子	ls(1)选项
`st_atim`	文件数据的最后访问时间	`read`	`-u`
`st_mtim`	文件数据的最后修改时间	`write`	`默认`
`st_ctim`	i节点状态的最后更改时间	`chomd、chown`	`-c`

函数`futimens`、`utimensat`和`utimes`

#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);
/* 两个函数返回值：若成功，返回0；若出错，返回-1 */

函数`mkdir`、`mkdirat`和`rmdir`

两个函数创建一个新目录。

#include <sys/stat.h>

int mkdir(const char *pathname, mode_t mode);
int mkdir(int fd, const char *pathname, mode_t mode);
/* 两个函数返回值：若成功，返回0；若出错，返回-1 */

用rmdir函数可以创建一个空目录。

#include <unistd.h>

int rmdir(const char *pathname);
/* 返回值：若成功，返回0；若失败，返回-1 */

读目录

#include <dirent.h>

DIR *opendir(const char *pathname);
DIR *fdopendir(int fd);
/* 两个函数返回值：若成功，返回指针；若出错，返回NULL */

struct dirent *readdir(DIR *dp);
/* 返回值：若成功，返回指针；若在目录尾或出错，返回NULL */

void rewinddir(DIR *dp);
int closeddir(DIR *dp);
/* 返回值：若成功，返回0；若失败，返回-1 */

long telldir(DIR *dp);
/* 返回值：与dp关联的相关位置 */

void seekdir(DIR *dp, long loc);

函数`chdir`、`fchdir`和`getcwd`

#include <unistd.h>

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

进程调用chdir和fchdir函数更改当前工作目录。

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#include <unistd.h>

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

逐层上移，直到遇到根，得到当前工作目录完整的绝对路径。
必须像此函数传递两个函数，一个是缓冲区地址buf(要有足够的长度容纳绝对路径再加上一个终止null字节)，另一个是缓冲区的长度size(以字节为单位)。

函数stat、fstat、fstatat、lstat