Linux学习记录--文件管理相关系统编程

文件管理相关系统编程

重要文件标识

打开文件标识

O_RDONLY：只读方式打开
O_WRONLY：只写方式打开
O_RDWR：可读写方式打开

打开文件操作副标识

O_CREAT：若路径中文件不存在则创建,使用Open函数时需同时指定文件权限
O_EXCL：若与O_CREAT连用，检查文件是否已经存在，若不存在则建立文件存在则返回错误，这使创建和测试成为一个原子操作
O_APPEND：读写文件从文件尾部开始移动，所有写入数据都加入文件尾部
O_TRUNC：若文件存在并且可以写入，此标识会将源文件内容清空
O_NONBLOCK:如果打开或创建文件是管道文件，或一个块特殊文件，一个字符特殊文件，该表示代表后续操作非阻塞

文件权限标志

S_IRUSR：用户读权限
S_IWUSR:用户写权限
S_IXUSR：用户执行权限
S_IRWX：用户读写执行权限
S_IRGRP：用户组读权限
S_IWGRP：用户组写权限
S_IXGRP：用户组执行权限
S_IRWXG：用户组读写执行权限
S_IROTH:其他用户读权限
S_IWOTH:其他用户写权限
S_IXOTH:其他用户执行权限
S_IRWXO:其他用户读写执行权限
S_ISUID：SUID权限
S_ISGID：SGID权限

文件同步输入标识

O_SYNC:每次write都等到物理I/O完成才返回，包括文件属性更新I/O操作完成
O_DSYNC: 每次write都等到物理I/O完成才返回，不包括文件属性更新I/O操作完成
O_RSYNC:使每一个以文件描述符作为参数的read的参数等待，直到任何对文件同一部分进行的写操作都完成

重要函数

文件操作

open

用于打开或创建文件
Int open(文件路径，标识，权限标识)
文件路径：绝对路径与相对路径均可
标识：文件标识与操作副标识以及文件同步标识的结合结合
权限标识：是使用权限标识，也可用数字法标识
返回值：成功返回文件标识符.出错返回-1

creat

用于创建文件
int creat(文件路径, 权限标识)
返回值：成功返回文件标识符.出错返回-1
说明：以只写方式打开文件

close

用于关闭文件,当一个进程终止时，内核会自动关闭它打开的所有文件
int close(int fd)
返回值：成功返回0.出错返回-1

sleek

用于设置文件偏移量
off_tsleek(int fd,off_t offset,int whence)
若whence= SEEK_SET,设置当前偏移量为距离文件开始处offset字节
若whence= SEEK_CUR,设置当前偏移量为距离文件当前偏移处offset字节（offset可为正负）
若whence= SEEK_END,设置当前偏移量为文件长度加offset（offset可为正负）

返回值：成功返回新的文件偏移量，失败返回-1 （对于管道文件不能设置偏移文件，因此返回-1）

dup|dup2

复制一个现存的文件描述符
Int dup(intfd)
Int dup(intfd1,int fd2)
Fd1为复制的文件描述符源
Fd2为复制的文件描述符目的地
如果fd2文件为关闭应先关闭
返回值：成功返回新的文件描述符，失败返回-1

举例：

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
int main() {
int f = open("output", O_CREAT | O_TRUNC | O_RDWR, 0644);
if (f == -1) {
perror("文件创建失败！");
return 0;
}
int newf = dup(f);
write(f, "往文件里写输入！\n", 25);
write(newf, "使用新的文件描述符！\n", 31);
int oldInput = dup(STDOUT_FILENO);
puts("使用标准输出到控制台");
dup2(f, STDOUT_FILENO);
puts("使用标准输出到文件");
dup2(oldInput, STDOUT_FILENO);
puts("还原标准输出到控制台");
return 0;
}

控制台输出：
使用标准输出到控制台还原标准输出到控制台

output文件内容：
往文件里写输入！使用新的文件描述符！使用标准输出到文件

fcnt1

改变已打开文件的文件性质
int fcntl (int fd, int cmd, ...);

主要功能：
1: 复制一个现有描述符：Cmd=F_DUPFD
2：获取/设置文件描述符标注cmd= F_GETFD或F_SETFD
3：获取/设置文件状态标注 cmd=F_GETFL或F_SETFL
4：获取/设置异步I/O所有权 cmd= F_GETOWN或F_SETOWN
5：获取/设置记录锁 cmd= F_GETLK或F_SETLK

Fcntl的文件状态标识
O_RDONLY
O_WRONLY
O_RDWR
O_APPENT
O_NONBLOCK
O_SYNC
O_DSYNC
O_FSYNC

说明：
1：由于 O_RDONLY，O_WRONLY，O_RDWR 只能同时存在一个，因此需要用O_ACCMODE取得访问屏蔽位
2：F_SETFL只能设置O_APPENT，O_NONBLOCK，O_SYNC，O_DSYNC，O_FSYNC

举例：

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
int fd = open("fcnt", O_RDWR | O_APPEND|O_SYNC );
printf("文件描述符=%d\n", fd);
int flag = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
switch (flag & O_ACCMODE) {
case O_RDWR:
printf("O_RDWR\n");
break;
case O_RDONLY:
printf("O_RDONLY\n");
break;
case O_WRONLY:
printf("O_WRONLY\n");
break;
default:
printf("default\n");
break;
}
if (flag & O_APPEND) {
printf("O_APPEND\n");
}
#if defined (O_SYNC)
if (flag & O_SYNC) {
printf("O_SYNC\n");
}
#endif
if (flag & O_NONBLOCK) {
printf("O_NONBLOCK\n");
}
close(1);
fcntl(fd,F_DUPFD,1);
puts("通过标准输出写到文件\n");
return 0;
}

控制台输出
文件描述符=3O_RDWRO_APPENDO_SYNC

sync|fsync|fdatasync

当数据写入文件时，内核通常先将数据复制到一个缓冲区中，如果该缓冲区尚未写满，则不将其排入输出队里，直到其写满或者内核需要使用这块缓冲区做其他使用，这种方式叫做延迟写
好处是，可以减少IO操作，但是带来的风险就是系统发生故障时，会造成数据的丢失

总结起来，数据写入文件分为以下3步：
1.写入缓冲区2.缓冲区数据排入输出队里3.将缓冲区数据写入磁盘

void sync (void)
将缓冲区排入输出队里后返回

int fsync (int __fd);
等待数据写入磁盘并且文件属性更新后返回

int fdatasync (int __fildes);
等待数据写入磁盘返回

access

测试实际用户是否有相应权限
int access (constchar *name, int mode)

mode:
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

文件链接

文件链接分为2种情况
1.硬链接：不会产生新的INODE,IBLOCK,只是在原有数据连接数上+1不能跨文件系统使用硬链接目录需要ROOT权限
2.软链接：产生的INODE,IBLOCK,新的IBLOCK记录链接的内容可以跨文件系统使用

对于软链接来说，有些函数时直接作用链接文件本身，有些函数则跟随源文件链接到源文件

函数	不跟随符号链接	跟随符号链接
access		√
chdir		√
chmod		√
chown	√	√
creat		√
exec		√
lchown	√
link		√
lstat	√
open		√
opendir		√
pathconf		√
readlink	√
remove	√
rename	√
stat		√
truncate		√
unlink	√

link|unlink

创建文件的硬链接
int link (constchar *__from, constchar *__to)

删除一个文件
int unlink (constchar *__name)

说明：对于硬链接来说unlink只是删除文件链接符，文件实际数据的连接数-1，如果为文件实际数据0则在所有进程关闭对此文件连接时删除

举例

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#define BUFFER_SIZE 409600
int printfilestat(int fd, struct stat *buf) {
int results = fstat(fd, buf);
if (results == -1) {
perror("文件属性获取失败");
return -1;
}
printf("文件连接数是=%d\n", buf->st_nlink);
return 0;
}
int main() {
int fd = open("linkfile",  O_RDWR, 0777);
if (fd == -1) {
perror("文件打开失败");
return -1;
}
struct stat buf;
printfilestat(fd, &buf);
if (link("linkfile", "newlinkfile") == 0) {
puts("链接文件创建成功");
}
printfilestat(fd, &buf);
if (unlink("newlinkfile") == 0) {
puts("newlinkfile文件删除成功");
}
printfilestat(fd, &buf);
if (unlink("linkfile") == 0) {
puts("linkfile文件删除成功");
}
printfilestat(fd, &buf);
sleep(30);
close(fd);
puts("关闭文件！");
sleep(-1);
return 0;
}

控制台输出
文件连接数是=1链接文件创建成功文件连接数是=2newlinkfile文件删除成功文件连接数是=1linkfile文件删除成功文件连接数是=0

è虽然文件连接数为0 但是文件数据没有被删除，需要等待所有进程都close该文件才会被从磁盘删除

tkf@tkf:~/workspace/FileOperator$ ll linkfile ;df ./
-rwxrwxr-x 1 tkf tkf 4096005月9 16:34linkfile*
文件系统1K-blocks已用可用已用% 挂载点
/dev/sda128768380 17972780931121266% /
执行程序

tkf@tkf:~/workspace/FileOperator$ df ./
文件系统1K-blocks已用可用已用% 挂载点
/dev/sda128768380 17972784931120866% /
linkfile, newlinkfile文件符号连接删除，因此可用资源变多了

sleep(30)
tkf@tkf:~/workspace/FileOperator$df ./
文件系统1K-blocks已用可用已用% 挂载点
/dev/sda128768380 17972344931164866% /
执行了close,因此在无进程来接到数据，所以文件数据被释放，可用资源再一次变多了

symlink|readlink

创建一个软链接
int symlink (constchar *__from, constchar *__to)
返回值：成功返回0，失败返回-1

打开软链接文件
ssize_t readlink (constchar *__restrict __path,char *__restrict __buf, size_t __len)
返回值：成功返回0，失败返回-1

文件状态和属性

获取文件状态

Int fstat(文件标识符，struct stat *buf)
Int lstat(文件路径，struct stat *buf)
Int stat(文件路径，struct stat *buf)

文件路径：绝对路径与相对路径均可
文件标识符：文件创建或打开时返回的文件标示符
struct stat *buf：文件属性结构体

返回值：成功返回0，失败返回-1

说明：stat和lstat的区别：当文件是一个符号链接时，lstat返回的是该符号链接本身的信息；而stat返回的是该链接指向的文件的信息

stat 结构体成员意义struct stat {
dev_t st_dev; 文件所在设备的ID
ino_t st_ino; 与该文件关联的inodemode_t st_mode; nlink_t st_nlink; /* 链向此文件的连接数(硬连接)*/
uid_t st_uid; 文件属主的UID号gid_t st_gid; 文件属主的GID号 dev_t st_rdev; 设备号，针对设备文件 off_t st_size; 文件大小
blksize_t st_blksize; 系统块的大小(IO缓冲区适合大小)
blkcnt_t st_blocks; 文件所占块数
time_t st_atime; time_t st_mtime; time_t st_ctime; }

st_mode 标志

文件类型标志：
S_IFBLK：文件是一个特殊的块设备
S_IFDIR：文件是一个目录
S_IFCHR：文件是一个特殊的字符设备
S_IFIFO：文件是一个FIFO设备
S_IFREG：文件是一个普通文件（REG即使regular啦）
S_IFLNK：文件是一个符号链接
其他模式标志：
S_ISUID: 文件设置了SUID位
S_ISGID：文件设置了SGID位
S_ISVTX：文件设置了SBIT位
用于解释st_mode标志的掩码：
S_IFMT：文件类型
S_IRWXU：属主的读/写/执行权限，可以分成S_IXUSR,S_IRUSR, S_IWUSR
S_IRWXG：属组的读/写/执行权限，可以分成S_IXGRP,S_IRGRP, S_IWGRP
S_IRWXO：其他用户的读/写/执行权限，可以分为S_IXOTH,S_IROTH, S_IWOTH
确定文件类型
S_ISBLK：测试是否是特殊的块设备文件
S_ISCHR：测试是否是特殊的字符设备文件
S_ISDIR：测试是否是目录（我估计find .-type d的源代码实现中就用到了这个宏）
S_ISFIFO：测试是否是FIFO设备
S_ISREG：测试是否是普通文件
S_ISLNK：测试是否是符号链接
S_ISSOCK：测试是否是socket

文件权限

umask

设置文件权限屏蔽字
mode_t umask (mode_t __mask)

chmod|lchmod|fchmod

设置文件权限
int chmod (constchar * file, __mode_tmode)
int lchmod (constchar * file, __mode_tmode)
int fchmod (int fd, mode_tmode)

chown|fchown|lchown

设置文件所属用户及用户组
int chown (constchar *__file, __uid_t __owner, __gid_t__group)
int fchown (int __fd, __uid_t __owner, __gid_t __group) _
int lchown (constchar *__file, __uid_t __owner, __gid_t __group)

目录操作

创建目录

Int mkdir(路径，权限)
路径:绝对路径相对路径均可
权限:以数字形式表示的权限
返回值：成功返回0，失败返回-1

进入|获取工作目录

进入工作目录Int chdir(路径)
路径:绝对路径相对路径均可
返回值：成功返回0，失败返回-1

Int fchdir(intfiledes)
返回值：成功返回0，失败返回-1

获取工作目录char *getcwd (char *__buf, size_t __size)
返回值：当前工作目录

子目录流操作

打开目录，获得子目录流指针
DIR*opendir(char *name)

读取子目录
structdirent* readdir((DIR *dirp)

返回子目录流里的当前位置
longint telldir(DIR* drip)

设置子目录流的当前数据项指针
voidseekdir(DIR* drip,long int loc)

关闭子目录流
DIR*opendir(DIR* drip)

删除目录或文件

删除目录：int rmdir(路径)
删除文件：int unlink(路径)

返回值：成功返回1，失败返回-1

综合例子

#include<fcntl.h>
#include<sys/stat.h>
#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#include<string.h>
#include<dirent.h>
#include<stdlib.h>
typedefenum {
false = 0, true = 1
} bool;
voidprintFileInfo(struct stat* buf) {
bool userall = false;
printf("文件权限是:%o. 详细信息如下：\n", (buf->st_mode& 0x0fff));
if (buf->st_mode& S_IRWXU) {
userall = true;
printf("所有者拥有读写执行权限\n");
}
if (buf->st_mode& S_IRWXG) {
printf("用户组拥有读写执行权限\n");
}
if (buf->st_mode& S_IRWXO) {
printf("其他人拥有读写执行权限\n");
}
if (userall) {
if (buf->st_mode& S_IRUSR) {
printf("所有者拥有读权限\n");
}
if (buf->st_mode& S_IWUSR) {
printf("所有者拥有写权限\n");
}
}
if (buf->st_mode& S_IFREG) {
printf("文件是一个普通文件\n");
}
if (buf->st_mode& S_ISUID) {
printf("文件设置了SUID权限\n");
}
if (buf->st_mode& S_ISGID) {
printf("文件设置了GUID权限\n");
}
printf("UID=%d\n", buf->st_uid);
printf("GID=%d\n", buf->st_gid);
printf("占用block=%ld\n", buf->st_blocks);
printf("block大小=%ld\n", buf->st_blksize);
printf("最后访问时间=%ld\n", buf->st_atim.tv_sec);
printf("最后状态更新时间=%ld\n", buf->st_ctim.tv_sec);
printf("最后修改时间=%ld\n", buf->st_mtim.tv_sec);
}
intOpenFile(constchar *fpath) {
unlink(fpath);
int f = open(fpath, O_RDWR);
if (f == -1) {
f = creat(fpath, S_IWUSR | S_IRUSR);
if (f != -1) {
printf("创建一个文件\n");
} else {
printf("无法创建文件\n");
return -1;
}
} else {
printf("文件打开成功\n");
}
return f;
}
voidscan_dir(constchar* dir, int depth) {
DIR *dp;
struct dirent* entry;
if ((dp = opendir(dir)) == NULL) {
printf("无法打开目录:%s\n", dir);
return;
}
struct stat statbuf;
chdir(dir);
while ((entry = readdir(dp)) != NULL) {
constchar* name = entry->d_name;
lstat(name, &statbuf);
if (S_IFDIR & statbuf.st_mode) {
if (strcmp(".", entry->d_name) == 0
|| strcmp("..", entry->d_name) == 0) {
continue;
}
printf("%*s%s:%o\n", depth, "", entry->d_name,
(statbuf.st_mode& 0x0fff));
scan_dir(entry->d_name, depth + 4);
} else {
printf("%*s%s:%o\n", depth, "", entry->d_name,
(statbuf.st_mode& 0x0fff));
}
}
chdir("..");
closedir(dp);
}
intmain() {
constchar *fpath = "test";
int f = OpenFile(fpath);
struct stat *buf = malloc(sizeof(struct stat));
fstat(f, buf);
printf("===================================================\n");
printFileInfo(buf);
printf("===================================================\n");
close(f);
sleep(1);
chmod("test", 7777);
printf("更改文件权限为7777\n");
stat("test", buf);
printf("===================================================\n");
printFileInfo(buf);
printf("===================================================\n");
free(buf);
printf("==================扫描文件夹============================\n");
scan_dir("/home", 0);
umask(0011);
mkdir("/tmp/mydir", 0777);
creat("/tmp/mydir/myfile", 0777);
printf("==================扫描文件夹==========================\n");
scan_dir("/tmp/mydir", 0);
chdir("/tmp");
unlink("mydir/myfile");
rmdir("mydir");
return 0;
}

执行结果
创建一个文件===================================================文件权限是:600. 详细信息如下：所有者拥有读写执行权限所有者拥有读权限所有者拥有写权限文件是一个普通文件UID=0GID=0占用block=8block大小=4096最后访问时间=1397539372最后状态更新时间=1397539372最后修改时间=1397539372===================================================更改文件权限为7777===================================================文件权限是:7141. 详细信息如下：所有者拥有读写执行权限用户组拥有读写执行权限其他人拥有读写执行权限文件是一个普通文件文件设置了SUID权限文件设置了GUID权限UID=0GID=0占用block=8block大小=4096最后访问时间=1397539372最后状态更新时间=1397539373最后修改时间=1397539372=====================================================================扫描文件夹============================.bashrc:644.bash_logout:644.mozilla:755extensions:755plugins:755.nautilus:755metafiles:700目录创建成功文件创建成功==================扫描文件夹==========================myfile:766文件删除成功目录删除成功