Unix环境高级编程——第四章目录和文件

墨蓝 2022-09-30 11:52 187阅读 0赞

第四章 文件和目录

#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);

stat函数返回pathname文件有关的信息结构，lstat返回符号链接有关信息，而不是符号链接应用的文件  
Unix中一切皆为对象，文件信息结构如下：

struct stat  
    {  
    		mode_t st_mode;//文件类型，模式字  
    		ino_t st_ino;//i节点号  
    		dev_t st_dev;//设备号（文件系统）  
    		dev_t st_rdev;//特殊文件设备号，SUS XSI扩展  
    		nlink_t st_nlink;//i节点连接计数，硬链接  
    		uid_t st_uid;//文件所有者ID  
    		gid_t st_gid;//文件组所有者ID  
    		off_t st_size;//文件大小（字节）  
    		time_t st_atime;//最后访问时间  
    		time_t st_mtime;//最后修改时间  
    		time_t st_ctime;//文件状态最后访问时间  
    		time_t st_blksize;//SUS XSI扩展  
    		time_t st_blocks;//SUS XSI扩展  
    }

文件类型：ls命令 测试宏；POSIX.1允许将IPC对象（如消息队列，信号量）表示为文件，但是Linux，FreeBSD，Solaris，MacOS都不将这些对象表示为文件。  
1）普通文件 - S\_ISREG(stat.st\_mode)  
2）目录文件 d S\_ISDIR()  
3）块文件 b S\_ISCHR() 这种文件提供对设备（如磁盘）带缓冲的访问，每次访问以固定长度为单位进行。  
4）字符文件 c S\_ISBLK() 提供对设备不带缓冲的访问，访问长度可变。  
5）FIFO f S\_ISFIFO() 命名管道（named pipe），用于IPC  
6）套接字 s S\_ISSOCK()  
7）符号链接 l S\_ISLNK()  
  
  
重要问题（用户和组）  
弄清楚的概念，  
  
  
与进程相关联的ID  
1) 实际用户ID 登录时取自口令文件/etc/passwd  
2）实际组ID 登录时取自口令文件/etc/passwd  
3）有效用户ID  
4）有效组ID  
5）附加组ID  
6）保存的设置用户ID 在执行程序是包含了有效用户ID和有效组ID的副本，setuid函数  
7）保存的设置组ID  
  
  
**通常有效用户ID等于实际用户ID，有效组ID等于实际组ID。但是当执行一个文件程序（可执行文件）时，文件模式自的两位：设置用户ID位，  
设置组ID位。当他们设置时，其含义是，当执行此文件时，将进程的有效用户ID（有效组ID）设置为文件所有者的用户ID（组ID）。  
运行设置用户ID程序的进程通常得到额外的权限。**  
  
  
文件访问权限（九位）  
文件所有者owner/user 文件所有者所在的组成员group 其他成员other  
owner:S\_IRUSR S\_IWUSR S\_IXUSR  
group:S\_IRGRP S\_IWGRP S\_IXGRP  
other:S\_IROTH S\_IWOTH S\_IXOTH  
  
  
目录的执行权限位常被称为搜索位：要打开文件a，则包含a的目录用户都必须具有可执行权限。  
目录的读权限和执行权限.  
注意：  
打开文件权限位（O\_RDONLY，O\_WRONLY，O\_RDWR）  
对文件指定O\_TRUNC标志，文件必须具有写权限  
在目录中创建文件，该目录必须具有写权限和执行权限  
使用open或creat创建新文件时，新文件的用户ID为进程的有效用户ID；新文件的组ID可以是进程的有效组ID，可以使他所在目录的组ID。  
  
  
当open打开文件时，内核以进程的有效用户ID和有效组ID为基础执行其访问权限测试。

#include <unistd.h>
    int access(const char *pathname, int mode);//按照实际用户ID和实际组ID进行访问权限测试。

mode的值：  
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  
  
  
\#include <sys/stat.h>  
mode\_t umask(mode\_t cmask);--设置文件模式创建屏蔽字，返回以前的值，无出错返回  
文件模式创建屏蔽字，与每个进程相关联。cmask是9个常量的按位或。  
文件模式创建屏蔽字为1的位，文件的mode相应位关闭。

#include <sys/stat.h>
    int chmod(const char *pathname, mode_t mode);//更改现有文件的访问权限
    int fchmod(int fd, mode_t mode);

mode\_t的位（除了文件访问权限位9位，以外还有六位）  
S\_IRWXU 用户读写执行  
S\_IRWXG 组读写执行  
S\_IRRWXO 其它读写执行  
  
  
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（站住位）  
  
  
/\* 改变文件的用户ID和组ID \*/

#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 lchown(const char *pathname, uid_t owner, gid_t group);
    /* 文件截短,将文件截断为length */
    #include <unistd.h>
    int truncate(const char *pathname, off_t length);
    int truncate(int fd, off_t length);

文件空洞，由所设置的偏移量超过文件尾端，并写了某些数据后造成的。du命令，查看文件占用的磁盘块数。  
  
  
下面是个重要问题！——文件系统  
Unix文件系统（Unix file system），BSD快速文件系统  
**磁盘0号扇区称为主引导记录（Master Boot Record，MBR），MBR的结尾是分区表（给出每个分区的起始地址和结束地址）。  
表中的一个分区被标记为活动分区。计算机被引导时，BIOS读入并执行MBR，MBR确定活动分区，读入其第一个块，称为引  
导块并执行。引导块中的程序将装载该分区的操作系统，保留引导块，可以保证以后可以安装操作系统。**  
超级块，保存文件系统重要参数。  
文件系统空闲块，位图形式或指针列表  
分区（引导块，超级块，文件系统空闲块，其它）  
  
  
一个磁盘分成几个分区，每个分区包含一个文件系统。文件系统格式：  
自举块（引导块） 超级块 柱面组0 柱面组1 ... 柱面组n  
  
  
**i节点，包含了大多数与文件有关的信息：文件类型，文件访问权限位，文件长度，指向该文件所占用的数据块的指针。  
目录项，存放文件名和i节点编号。**  
  
  
每个文件系统对它们的i节点进行编号，目录项中的i节点指向同一文件系统中相应的i节点，不能使一个目录项指向另一个文件系统的i节点。  
ln命令不能跨越文件系统。  
  
  
普通文件链接计数和目录文件的链接计数  
mkdir test  
当前目录 . 链接计数2 任何一个页目录（不含任何子目录和文件的目录）的链接计数总是2 test/. ; test/..  
上级目录 .. 链接计数3 不解释 ../. ; ../.. ; ../test  
  
  
创建指向现有文件的链接（硬链接）

#include <unistd.h>
    int link(const char *path, const char *newpath);
    int unlink(const char *pathname);//删除一个现有的目录项
    int remove(const char *pathname);//对文件unlink，对于目录与rmdir

POSIX.1 允许实现支持跨文件系统的链接，但是多实现要求六个路径名在同一文件系统中。  
如果实现支持创建指向一个目录的硬链接，也仅限于root用户。理由是可能在文件系统中形成循环，而大多数处理文件系统的  
程序都不能处理这种情况，很多文件系统实现不允许目录硬链接。  
  
  
为了避开硬链接的限制，引入符号链接。（文件系统限制，目录限制）  
  
  
每个文件保持有时间  
st\_atime：文件数据的最后访问时间  
st\_mtime：文件数据的最后修改时间  
st\_ctime：i节点状态的最后更改状态  
i节点状态（文件的访问权限，用户ID，链接数）

#include <utime.h>
    int utime(const char *pathname, const struct utimbuf *times);//改变一个文件的访问和修改时间
    struct utimbuf
    {
        time_t actime;//访问时间
        time_t modtime;//修改时间
    }