第四章：文件和目录

Posted 2021-11-28 lioker

 

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本章在第三章的基础上描述文件的属性，如大小、创建时间等。

本章最后介绍对目录进行操作的各个函数。

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一、stat()、fstat()、fstatat()和lstat()

stat系列函数用于返回文件的属性信息，如文件类型、大小、所有者、访问修改时间等。函数声明如下：

 1 /* 文件属性查看函数 */
 2 #include <sys/stat.h>
 3 
 4 int stat(const char *pathname, struct stat *buf);
 5 int fstat(int fd, struct stat *buf);
 6 int lstat(const char *pathname, struct stat *buf);
 7 int fstatat(int fd, const char *pathname, struct stat *buf, int flags);
 8 
 9 /* 例子 */
10 struct stat st;
11 fstat(fd, &st);
12 char *buf;
13 
14 if (S_ISREG(st.st_mode))
15     buf = "regular";            　/* 普通文件 */
16 else if (S_ISDIR(st.st_mode))
17     buf = "directory";            /* 目录 */
18 else if (S_ISCHR(st.st_mode))
19     buf = "character special";    /* 字符文件 */
20 else if (S_ISBLK(st.st_mode))
21     buf = "block special";        /* 块文件 */
22 else if (S_ISFIFO(st.st_mode))
23     buf = "fifo";                 /* 管道文件 */
24 /*
25 else if (S_ISLINK(st.st_mode))
26     buf = "link";                 /* 链接文件，使用fstat()无法识别 */
27 */
28 else if (S_ISSOCK(st.st_mode))
29     buf = "socket";               /* 网络套接字 */
30 else
31     buf = "unknow mode";
32     
33 printf("%s\n", buf);

 

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函数参数以及返回值：

pathname：文件路径名

buf：返回的stat结构体

fd：文件打开函数返回的文件描述符

flags：标识符

返回值：成功返回0；出错返回-1。

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上面函数返回的stat结构体各个实现可能存在差异，但它们都至少具备下列的信息：

 1 struct stat {
 2     mode_t                st_mode;    // 文件类型和访问权限
 3     ino_t                st_ino;        // 指向数据块的节点的编号
 4     dev_t                st_dev;        // 设备号
 5     dev_t                st_rdev;                
 6     nlink_t                st_nlink;    // 硬链接数
 7     uid_t                st_uid;        // 用户ID
 8     gid_t                st_gid;        // 用户组ID
 9     off_t                st_size;
10     struct timespec        st_atim;    // 数据访问时间
11     struct timespec        st_mtim;    // 数据修改时间
12     struct timespec        st_ctim;    // 属性修改时间
13     blksize_t            st_blksize;    // 最好的IO块大小
14     blkcnt_t            st_blocks;
15 };

 

 

二、文件类型

UNIX系统中的文件大多数是普通文件和目录，但也存在其他类型的文件，其分类如下：

普通文件(regular file)：包含数据的常规文件，数据可以是文本类型的，也可以是二进制的。

目录文件(directory file)：它是一个目录，保存目录相关的信息。

块设备文件(block special file)：这种文件提供对硬件（如磁盘）带缓冲的访问。

字符设备文件(regular file)：这种文件提供对硬件（如磁盘）不带缓冲的访问。

FIFO：这种文件用于进程间通信。

套接字文件(regular file)：这种文件用于网络间通信。

符号连接(regular file)：类似Windows系统的快捷方式，指向另外一个文件。

 

以上文件类型的信息存储在前面说明的stat结构体中st_mode成员中的。正如我所给出的上面的例子，st_mode成员的读取是利用系统提供的宏函数进行的。在此我总结以下上文例子中的宏函数：

S_ISREG()        /* 普通文件 */
S_ISDIR()        /* 目录 */
S_ISCHR()        /* 字符文件 */
S_ISBLK()        /* 块文件 */
S_ISFIFO()        /* 管道文件 */
S_ISLINK()        /* 链接文件 */
S_ISSOCK()        /* 网络套接字 */

 

 

三、文件访问权限

stat结构体中st_mode成员还包含有文件的访问权限，访问权限曾在第三章第二节有简单的演示。

为了打开任意类型的一个文件，则需要对该文件所在的父级以及父级的父级等目录具有执行权限。删除一个文件不需要对该文件有任何权限，只需要对被删除文件的父级目录具有写和执行权限即可。

 

进程每次打开、创建或删除一个文件时，内核就对该文件进行访问权限测试，通常的步骤是：

1. 先判断进程是否是超级用户，即ID是否为0，是则允许访问，否则执行第二步；

2. 再判断进程的有效用户ID是否等于文件的所有者ID，如果是并且被访问文件设定了适当的读写权限，则允许访问；否则执行第三步；

3. 然后判断进程有效组ID或者附加组ID是否等于文件的组ID，如果是并且被访问文件设定了适当的读写权限，则允许访问；否则执行第四步；

4. 最后查看文件的其他用户是否有适当权限访问文件，有则允许，否则判断结束、访问失败。

 

 

四、access()和faccessat()

access()和faccessat()函数可用于判断当前用户是否具有访问某个文件的权限。函数声明如下：

 1 /* 权限检测函数 */
 2 #include <unistd.h>
 3 
 4 int access(const char *pathname, int mode);
 5 int faccessat(int fd, const char *pathname, int mode, int flags);
 6 
 7 /* 例子 */
 8 if (access("a.txt", R_OK) == 0)        /* 是否有读权限 */
 9     printf("a.txt read ok\n");
10 if (access("a.txt", W_OK) == 0)        /* 是否有写权限 */
11     printf("a.txt write ok\n");
12 if (access("a.txt", X_OK) == 0)        /* 是否有执行权限 */
13     printf("a.txt execute ok\n");

 

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函数参数以及返回值：

pathname：文件路径名

mode：模式，包含有R_OK、W_OK、X_OK和F_OK

flags：标识符

返回值：有权限返回0

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五、文件操作其他函数

权限屏蔽函数umask()，用于设置创建新文件时的权限屏蔽字，对于修改文件权限时权限屏蔽字没有效果，函数声明如下：

 

#include <sys/stat.h>

mode_t umask(mode_t mask);

/* 例子 */
mode_t old = umask(0222);    /* 如果原来的权限是0777，那么最终的结果是077 - 0222 = 0555，old返回原来的权限 */
umask(old);    /* 恢复权限 */

 

chmod()、fchmod()和fchmodat()这三个函数用于更改文件的访问权限。函数声明如下：

 

1 #include <sys/stat.h>
2 
3 int chmod(const char *file, mode_t mode);
4 int fchmod(int fd, mode_t mode);
5 int fchmodat(int fd, const char *file, mode_t mode, int flag);
6 
7 /* 例子 */
8 fchmod(fd, 0666);    /* 更改权限为0666 */

 

权限改变成功则返回0，失败返回-1。

 

 

六、目录相关函数

 

 1 #include <dirent.h>
 2 
 3 /* 打开一个目录 */
 4 DIR *opendir(const char *name);    // 成功返回指针，失败返回NULL
 5 DIR *fdopendir(int fd);                     // 成功返回指针，失败返回NULL
 6 
 7 /* 读取目录中的内容，如文件、子目录 */
 8 struct dirent *readdir(DIR *dirp);     // 成功返回指针，失败返回NULL
 9 
10 /* 让目前的读取位置还原到开头的读取位置 */
11 void rewinddir(DIR *dirp);
12 
13 /* 设置相对于开头偏移值为pos的读取位置 */
14 void seekdir(DIR *dirp, long int pos);
15 
16 /* 关闭目录 */
17 int closedir(DIR *dirp);                // 成功时返回0，失败返回-1
18 
19 /* 例子 */
20 DIR* dir = opendir("../");
21 struct dirent* ent;
22 while(ent=readdir(dir)) // 1 读， 2 =，3 判断ent是否为0
23 {
24     printf("%d, %s\n", ent->d_type, ent->d_name);
25 }    // d_tpye == 4 的是目录
26 closedir(dir);

读某个目录内容（子项）的步骤：
1. opendir()返回目录指针
2. 循环调用readdir()，逐一读取每个子项
3. closedir()关闭目录，这步也可以省略