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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=3
O_RDWR
O_APPEND
O_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=2
newlinkfile 文件删除成功
文件连接数是=1
linkfile 文件删除成功
文件连接数是=0

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1 K-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1 K-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 inode
mode_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_tgroup)
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
DIRopendir(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
DIRopendir(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=0
GID=0
占用 block=8
block 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=0
GID=0
占用 block=8
block 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:755
extensions:755
plugins:755
.nautilus:755
metafiles: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

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