Linux系统编程学习之《文件和目录操作》

今天学习了Linux的文件操作，现在来总结一下

我们知道Linux内的所有东西都是以文件形式存在的，包括设备，那么如何操作文件对我们来说就显得很重要，现在来总结一下Linux中的文件操作

Linux中编程时候的文件用文件描述符，0代表标准输入，1到表标准输出，2代表标准错误输出、

1.open函数

调用open函数可以打开或创建一个文件

成功返回文件描述符，出错返回-1；

#include <fcntl.h>
//int open(const char * pathname,int oflag,...);  //函数原型，返回文件描述符
//第三个参数为...表示余下参数数量不定，根据oflag来决定
/*
* oflag有如下参数：
* O_RDONLY 只读打开
* O_WRONLY 只写打开
* O_RDWR 读写打开
-----------------------------
上面三个常量必须指定一个，而且可以搭配以下常量(用或操作'|')：
-----------------------------
* O_APPEND 写追加到文件尾端
* O_CREAT 如果文件不存在，则创建它，使用这个选项，需要第三个参数指定访问权限
* O_OEXCL 如同时使用O_CREATE，而文件存在，则出错。用于测试文件是否存在，不存在则创建
* O_TRUNC 如果文件存在，而且为只写或读写成功打开，则将其长度截段为0
* O_NOCTTY 如果pathname指的是终端设备，则不将该设备分配作为此进程的控制终端
* O_NONBLOCK 如果pathname是一个特殊文件(FIFO，块文件，字符文件)，则设置为非阻塞模式
* O_DSYNC 每次write等待物理I/O操作完成
* O_RSYNC 使每一个以文件描述符作为参数的read操作等待
* O_SYNC 使每次write都等到物理I/O操作完成
*/

2.create函数

成功返回0，出错返回-1

#include <fcntl.h>
//int creat(const char * pathname,mode_t mode);
/*
 * 早期UNIX系统的open函数没有O_CREATE选项所以才设这一个函数
 * 现在这个函数其实可以被
 * open(pathname,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,mode);
 * 代替
 */

3.close函数

#include <unistd.h>
/*
 * int close(int filedes);  //关闭文件描述符为filedes的file
 * 这是手动关闭方法，关闭一个文件会释放该进程加载在该文件上的所有记录锁
 * 但一个进程终止时，内核自动关闭它打开的所有文件
 */

4.lseek函数

#include <unistd.h>
/*
 * off_t lseek(int filedes,off_t offset,int whence);
 * lseek函数是在指定位置whence加上偏移量offset处开始读取字节数
 * whence参数有如下三个参考值
 * SEEK_SET 文件开始处偏移量
 * SEEK_CUR 文件当前位置偏移量
 * SEEK_END 文件末尾偏移量
 */

5.read和write函数

/*
 * #include <unistd.h>
 * ----------------------------------------------------------
 * ssize_t read(int filedes,void * buf,size_t nbytes);
 * 返回成功读到的字节数，如果读到文件末尾则返回0，出错返回-1
 * ----------------------------------------------------------
 * ssize_t write(int filedes,const void * buf,size_t nbytes);
 * 返回成功写入的字节数，出错则返回-1
 * ----------------------------------------------------------
 * 两个函数都在内核执行，这两个函数为不带缓冲的I/O函数
 */

6.pread和pwrite函数

/*
 * #include <unistd.h>
 * ---------------------------------------------------
 * ssize_t pread(int filedes,void * buf,size_t nbytes,off_t offset);
 * 相当于顺序调用lseek和read，但是无法中断定位和读操作，而且不更新文件指针
 * 返回读到的字节数，如果读到文件末尾，返回0，出错返回-1
 * ---------------------------------------------------
 * ssize_t pwrite(int filedes,const void * buf,size_t nbytes,off_t offset);
 * 相当于顺序调用lseek和write，无法中断定位和写操作，而且不更新文件指针
 * 返回成功写入的字节数，出错返回-1
 * ---------------------------------------------------
 * 这两个函数属于原子操作函数，也就是说函数内容要么都不做，要么都做
 */

7.dup和dup2函数

/*
 * #include <unistd.h>
 * int dup(int filedes);
 * int dup2(int filedes,int filedes2);
 * dup和dup2函数都可以用来复制一个现存的文件描述符
 * 两个函数返回值:若成功则返回新的文件描述符，出错返回-1
 * dup返回的新闻见描述符一定是当前可用文件描述符的最小值
 * 用dup2则可以用filedes2参数指定新描述符的数值
 * 如果filedes2已经打开，则先将其关闭。
 * 如果filedes等于filedes2，则dup2返回filedes2，而不关闭它
 * 这些函数返回的新文件描述符与参数filedes共享统一个文件表项
 */

8.sync,fsync和fdatasync函数

/* 
 * #include <unistd.h>
 * int fsync(int filedes);
 * 对单一文件起作用，并且等待写磁盘操作结束然后返回
 * int fdatasync(int filedes);
 * 它只影响文件的数据部分
 * ----------------------------------------
 * 上述两个函数：成功返回0，出错返回-1
 * ----------------------------------------
 * void sync(void);
 * 只是把修改过的块缓冲区排入写队列然后就返回，不等待实际写磁盘操作完成
 */

9.fcntl函数

/*
 * #include <fcntl.h>
 * int fcntl(int filedes,int cmd, ...);//...表示不定参数
 * fcntl的返回值与cmd有关，如果出错，所有命令都返回-1
 * 其中cmd参数有如下值可选：
 * F_DUPFD 复制文件描述符filedes
 * F_GETFD 对应于filedes的文件描述符标志作为函数值返回
 * F_SETFD 对于filedes设置文件描述符标志
 * F_GETFL 对应与filedes的文件状态标志作为函数值返回，状态如open函数描述中状态一致
 * F_SETFL 将文件状态标志设置为第三个参数的值
 * F_GETOWN 取当前接收SIGIO和SIGURG信号的进程ID或进程组ID
 * F_SETOWN 设置接收SIGIO和SIGURG信号的进程ID或进程组ID
 * F_GETFK 根据lock描述决定是否上lock文件锁
 * F_SETFK 设置lock描述的文件锁
 * F_SETLKW 这是F_SETLK的阻塞版本，命令名中的W表示等待（wait），如果存在其他锁，则调用进程睡眠；如果捕捉到信号则睡眠中断
 */

10.ioctl函数

/*
 * #include <unistd.h>  //System V
 * #include <sys/ioctl.h>  //BSD and Linux
 * #include <stropts.h>  //XSI STREAMS
 * -----------------------------------------------------------
 * int ioctl(int filedes,int request, ...);  //...表示省略参数
 * -----------------------------------------------------------
 * 本函数用于很多其他函数(如read,wirte,lseek等)都无法完成的I/O惨做
 * 终端I/O的ioctl命令都需要头文件<termios.h>
 * 主要用于STREAMS I/O系统
 */

11.stat，fstat和lstat函数

/*
 * #include <sys/stat.h>
 * int stat(const char / restrict pathname,struct stat * restrict buf);
 * int fstat(int filedes,struct stat * buf);
 * int lstat(const char * restrict pathname,struct stat * restrict buf);
 * 三个函数成功返回0，出错返回-1
 * stat返回与pathname路径名文件的有关信息
 * fstat返回描述符文件的信息
 * lstat返回符号链接有关信息
 * 关于文件信息结构说明如下：
 * struct stat{
 * mode_t st_mode; //文件类型和权限
 * ino_t st_ino; //i-node的编号
 * dev_t st_dev; //文件设备号
 * dev_t st_rdev; //特殊文件设备号
 * nlink_t st_nlink; //链接数（如果为0且文件没有被占用则内核删除该文件）
 * uid_t st_uid; //文件拥有者的用户ID
 * gid_t st_gid; //文件拥有者的组ID
 * off_t st_size; //普通文件的大小，字节计算
 * time_t st_atime; //文件最后被访问的时间
 * time_t st_mtime; //文件最后被修改的时间
 * time_t st_ctime; //文件状态最后被修改的时间
 * blksize_t st_blksize; //最大I/O的block数目
 * blkcnt_t st_blocks; //该文件占用磁盘的blocks数目
 */

12.文件类型和权限

/*
 * 文件类型有很多，他们以宏的形式定义在<sys/stat.h>中
 * 把struct stat中的st_mode字段放入宏内即可
 * 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文件
 * S_ISLNK() 符号链接
 * S_ISSOCK() 套接字
 * 实例：if (S_ISREG(st.st_mode)) printf("这是普通文件");
 * 文件的访问权限也是存储在st_mode里面，设置访问位宏如下：
 * S_IRUSR 用户-读
 * 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
 * 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（粘住位,如/tmp里面，可以修改自己文件，不可以修改别人文件）
 * S_IRWXU 用户（所有者）读，写和执行
 * S_IRWXG 组读，写和执行
 * S_IRWXO 其他读，写和执行
 */

13.access函数

/*
 * #include <unistd.h>
 * int access(const char * pathname,int mode);
 * 函数执行成功返回0，出错返回-1
 * 该函数是按实际用户ID和实际组ID进行访问权限测试的
 * 其中mode常量有如下值：
 * 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
 */

14.umask函数

/*
 * #include <sys/stat.h>
 * mode_t umask(mode_t cmask);
 * 该函数返回修改前文件的屏蔽值
 * cmask指文件权限S_IRUSR,S_IWUSR等值或他们的异或
 */

15.chmod和fchmod函数

/*
 * #include <sys/stat.h>
 * int chmod(const char * pathname,mode_t mode);
 * int fchmod(int filedes,mode_t mode);
 * 成功返回0，出错返回-1；
 * 两个函数用于改变文件访问权限
 * chmod是在指定文件上进行操作，而fchmod是对已打开文件上进行操作
 * 除了常见S_IRUSR等权限，mode还可以修改
 * 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（粘住位,如/tmp里面，可以修改自己文件，不可以修改别人文件）
 * S_IRWXU 用户（所有者）读，写和执行
 * S_IRWXG 组读，写和执行
 * S_IRWXO 其他读，写和执行
 */

16.chown，fchown和lchown函数

/*
 * #include <unistd.h>
 * int chown(const char * pathname,uid_t owner,gid_t group); //修改指定路径文件拥有者
 * int fchown(int filedes,uid_t owner,gid_t group);  //修改已打开文件拥有者
 * int lchown(const char * pathname,uid_owner,gid_group); //修改链接的拥有者，而不是链接目标文件的拥有者
 * 成功返回0，出错返回-1；
 * 如果owner或group中的任意一个为-1，则对应的ID不变
 */

17.truncate和ftruncate函数

/*
 * #include <unistd.h>
 * int truncate(const char * pathname,off_t length); //截短指定路径文件
 * int ftruncate(int filedes,off_t length);  //截短已打开文件
 * 成功返回0，出错返回-1；
 * 该函数用于截短文件，截短至length字节
 * 如果之前文件长度大于length，则截短至length；小于则补0至长度为length
 */

18.link和unlink函数

/*
 * #include <unistd.h>
 * int link(const char * existingpath,const char * newpath);
 * 成功返回0，出错返回-1
 * 该函数用于创建一个指向现有文件或目录的链接，目录需要超级用户
 * ---------------------------------------------------------
 * int unlink(const char * pathname);
 * 成功返回0，出错返回-1
 * 该函数用于对指定路径锁引用的文件或目录的链接计数减1
 * 当文件的链接计数为0，而且该文件没有被打开，内核会自动删除该文件
 */

19.remove和rename函数

/*
 * #include <stdio.h>
 * int remove(const char * pathname);
 * 成功返回0，出错返回-1
 * 用于删除一个文件或目录
 * -----------------------------------------
 * int rename(const char * oldname,const char * newname);
 * 成功返回0，出错返回-1；
 * 用于修改一个文件或目录的名字
 * 注意，如果newname已存在，则会先删除原本的，然后再新建它
 */

20.symlink和readlink函数

/*
 * #include <unistd.h>
 * int symlink(const char * actualpath,const char * sympath);
 * 成功返回0，出错返回-1
 * 该函数用于创建一个指向actualpath的新目录项sympath符号链接
 * ----------------------------------------------------------
 * ssize_t readlink(const char * restrict pathname,char * restrict buf,size_t bufsize);
 * 成功返回读到的字节数，出错返回-1
 * 该函数用于读取符号链接本身的信息
 */

21.utime函数

/*
 * #include <utime.h>
 * int utime(const char * pathname,const struct utimebuf * times);
 * 成功返回0，出错返回-1；
 * 该函数用于修改文件的访问和修改时间
 * 其二个参数的定义如下：
 * struct utimebuf{
 * time_t actime;  //访问时间
 * time_t modtime;  //修改时间
 * }
 */

22.mkdir和rmdir函数

/*
 * #include <sys/stat.h>
 * int mkdir(const char * pathname,mode_t mode);
 * 成功返回0，出错返回-1
 * 该函数用于创建一个空目录
 * -----------------------------------------------
 * #include <unistd.h>
 * int rmdir(const char * pathname);
 * 成功返回0，出错返回-1
 * 该函数用于有删除一个空目录（目录非空执行失败）
 */

23.读取目录的函数

/*
 * #include <dirent.h>
 * DIR * opendir(const char * pathname);  //用于打开目录，成功返回指针，出错返回NULL
 * struct dirent * readdir(DIR * dp);  //读取打开的目录，成功返回指针，若在目录结尾或出错返回NULL
 * void rewinddir(DIR * dp);  //重置目录读取
 * int closedir(DIR * dp);  //关闭目录读取，成功返回0，出错返回-1
 * long telldir(DIR * dp);  //返回与dp关联的目录中的当前位置
 * void seekdir(DIR * dp,long loc);  //设置目录的读取位置
 * ---------------------------------------------------------
 * 读取到的文件信息结构struct dirent定义如下：
 * struct dirent{
 * ino_t d_ino;  //文件的i-node号码
 * char d_name[NAME_MAX + 1];  //以null结尾的文件名
 * }
 */

24.chdir、fchdir和getcwd函数

/*
 * #include <unistd.h>
 * int chdir(const char * pathname);
 * int fchdir(int filedes);
 * 两个函数成功返回0，出错返回-1
 * 两个函数用于更改当前的工作目录
 * 分别用pathname或打开文件描述符来指定新的当前工作目录
 * ---------------------------------------------
 * char * getcwd(char * buf,size_t size);
 * 成功返回buf，出错返回NULL
 * 该函数用于取得当前工作路径的绝对路径名
 */