AUPE学习第四章------文件和目录-优快云博客

本文详细介绍了如何使用 C 语言获取文件属性、权限、类型等信息，并通过实例展示了如何利用 stat 函数、chmod 函数等进行文件权限管理与目录操作。主要内容包括文件类型识别、设置与检查用户ID与组ID、文件访问权限、umask 设置、chmod 与 fchmod 函数应用、chown、fchown 和 lchown 函数使用、文件长度管理、文件截短、文件访问时间更新、目录读取与切换、特殊设备文件处理、文件访问权限位总结以及常见文件系统操作。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

如果我们希望知道文件的各种信息和特征，stat结构可以包含文件的所有属性。

我们可以通过下面三个函数来得到文件的所有属性和信息：

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);

返回值：若成功返回0，若失败返回-1。

其中buf参数结构式我们必须提供来存储文件信息的。

structstat.c:

struct stat
{
mode_t     st_mode;
ino_t      st_ino;
dev_t      st_dev;
dev_t      st_rdev;
nlink_t    st_nlink;
uid_t      st_uid;
gid_t      st_git;
off_t      st_size;
time_t     st_atime;
time_t     st_mtime;
time_t     st_ctime;
}

4.3文件类型

普通文件，目录文件，快特殊文件，字符特殊文件，FIFO，套接字(socket)，符号链接。

文件类型信息包含在stat结构的st_mode成员中。可以用下面的宏来确认文件类型，st_mode是他们的参数。

<sys/stat.h>中的文件类型宏

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() 管道或者FIFO

S_ISLNK() 符号链接

S_ISSOCK() 套接字

下面的程序对每个命令行参数打印文件类型：

stattest.c:

#include "apue.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    int i;
    struct stat buf;
    char *ptr;
    for (i =1; i < argc; i++)
    {
        printf("%s: ", argv[i]);
        if (lstat(argv[i], &buf) < 0)
        {
            err_ret("lstat error");
            continue;
        }
    if (S_ISREG(buf.st_mode))
        ptr = "regular";
    else if (S_ISDIR(buf.st_mode))
        ptr = "directory";
    else if (S_ISCHR(buf.st_mode))
        ptr = "character special";
    else if (S_ISBLK(buf.st_mode))
        ptr = "block special";
    else if (S_ISFIFO(buf.st_mode))
        ptr = "FIFO";
    else if (S_ISLNK(buf.st_mode))
        ptr = "symbolic link";
    else if (S_ISSOCK(buf.st_mode))
        ptr = "socket";
    else
        ptr = "** unknown mode **";
    printf("%s\n",ptr);
    }
    exit(0);
}

运行结果如下：

[root@localhost apue]# gcc -o stattest.out stattest.c 
[root@localhost apue]# ./ stattest.out  /etc/passwd /etc /dev/initctl /dev/log\
> /dev/tty /dev/scsi/host0/bus0/target0/lun0/cd /dev/cdrom
bash: ./: is a directory
[root@localhost apue]# ./stattest.out  /etc/passwd /etc /dev/initctl /dev/log/dev/tty /dev/scsi/host0/bus0/target0/lun0/cd /dev/cdrom
/etc/passwd: regular
/etc: directory
/dev/initctl: FIFO
/dev/log/dev/tty: lstat error: Not a directory
/dev/scsi/host0/bus0/target0/lun0/cd: lstat error: No such file or directory
/dev/cdrom: symbolic link
[root@localhost apue]# ./stattest.out  /etc/passwd /etc /dev/initctl /dev/log /dev/tty /dev/scsi/host0/bus0/target0/lun0/cd /dev/cdrom
/etc/passwd: regular
/etc: directory
/dev/initctl: FIFO
/dev/log: socket
/dev/tty: character special
/dev/scsi/host0/bus0/target0/lun0/cd: lstat error: No such file or directory
/dev/cdrom: symbolic link

4.4设置用户ID和设置组ID

与进程相关的ID共有六个或者更多。实际用户ID，实际组ID,有效用户ID，有效组ID,附加组ID,保存的设置用户ID,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。分别由stat结构中的st_uid和st_gid来确定。

4.5文件访问权限

stat结构中的st_mode值也包含针对文件的访问权限位。所有的文件类型都有访问权限。

有效用户ID就是执行这个进程的用户的ID，实际用户ID就是文件的所有者。组是同样的结果。

当我们用open或者creat，mkdir新建一个目录或者文件的时候，文件的所有者ID就是进程的有效用户ID，

组ID要么是有效组ID或者它所在目录的ID。

4.7 access函数

我们有时需要测试实际用户和组对文件的访问权限，access函数是按实际用户ID和组ID进行访问权限测试的。

int access(const char *pathname, int mode);

返回：成功返回0，错误返回-1。

mode参数是按下面的几个值按位或。

mode 说明

R_OK 测试读权限

R_OK 测试写权限

X_OK 测试执行权限

F_OK 测试文件是否存在

access函数实例：

access.c:

#include "apue.h"
#include <fcntl.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc != 2)
        err_quit("usage:a.out <pathname>");
    if (access(argv[1], R_OK) < 0)
        err_ret("access error for %s", argv[1]);
    else
        printf("read access ok\n");
    if (open(argv[1], O_RDONLY) < 0)
        err_ret("open error for %s", argv[1]);
    else
        printf("open for reading ok\n");
    exit(0);
}

执行结果：

[root@localhost apue]# gcc -o access.out access.c 
[root@localhost apue]# ls -l access.out 
-rwxr-xr-x 1 root root 7025 12-28 17:51 access.out
[root@localhost apue]# ./access.out  access.out
read access ok
open for reading ok
[root@localhost apue]# ./access.out  /etc/shadow
read access ok
open for reading ok
[root@localhost apue]# su - huangcd
[huangcd@localhost ~]$ cd /apue
[huangcd@localhost apue]$ ./access.out  /etc/shadow
access error for /etc/shadow: Permission denied
open error for /etc/shadow: Permission denied

4.8umask函数

umask函数用于设置创建文件的默认权限。

mode_t umask(mode_t cmask);

返回:返回以前的权限对应的数字。

cmask对应于下面的一个或者多个的或。

`st_mode` mask	Meaning
`S_IRUSR`	user-read
`S_IWUSR`	user-write
`S_IXUSR`	user-execute
`S_IRGRP`	group-read
`S_IWGRP`	group-write
`S_IXGRP`	group-execute
`S_IROTH`	other-read
`S_IWOTH`	other-write
`S_IXOTH`	other-execute

umask函数实例：

#include "apue.h"
#include <fcntl.h>

#define RWRWRW (S_IRUSR|S_IWUSR|S_IWGRP|S_IRGRP|S_IROTH|S_IWOTH)

int main(void)
{
    umask(0);
    if (creat("foo", RWRWRW) < 0)
        err_sys("creat error for foo");
    umask(S_IWGRP|S_IRGRP|S_IROTH|S_IWOTH);
    if (creat("bar", RWRWRW) < 0)
        err_sys("creat error for bar");
    exit(0);
}

我们可以从结果发现，umask设置的屏蔽位已经覆盖了creat函数设置的屏蔽位。

运行结果：

[huangcd@localhost apue]$ gcc -o umasktest.out umasktest.c 
[huangcd@localhost apue]$ umask
0002
[huangcd@localhost apue]$ ./umasktest.out 
[huangcd@localhost apue]$ ls -l foo bar
-rw------- 1 huangcd huangcd 0 12-28 18:20 bar
-rw-rw-rw- 1 huangcd huangcd 0 12-28 18:20 foo

4.9chmod和fchmod函数

这两个函数可用用于改变现有文件的访问权限。

int chmod(const char *pathname, mode_t mode);

int fchmod(int filedes, mode_t mode);

mode参数在下面中的一个或者多个或，在<sys/stat.h>中定义。

mode	Description
`S_ISUID`	set-user-ID on execution
`S_ISGID`	set-group-ID on execution
`S_ISVTX`	saved-text (sticky bit)
`S_IRWXU`	read, write, and execute by user (owner)
`S_IRUSR`	read by user (owner)
`S_IWUSR`	write by user (owner)
`S_IXUSR`	execute by user (owner)
`S_IRWXG`	read, write, and execute by group
`S_IRGRP`	read by group
`S_IWGRP`	write by group
`S_IXGRP`	execute by group
`S_IRWXO`	read, write, and execute by other (world)
`S_IROTH`	read by other (world)
`S_IWOTH`	write by other (world)
`S_IXOTH`	execute by other (world)

chmod函数实例：

chmodtest.c:

#include "apue.h"

int main(void)
{
    struct stat statbuf;
    if (stat("foo", &statbuf) < 0)
        err_sys("stat error for foo");
    /*turn on set-group-id and trun off group-execute*/
    if (chmod("foo", (statbuf.st_mode & ~S_IXGRP) | S_ISGID) < 0)
        err_sys("chmod error for foo");
    /*set absolute mode to rw-r--r--*/
    if (chmod("bar", S_IRUSR| S_IWUSR| S_IRGRP| S_IROTH) < 0)
        err_sys("chmod error for bar");
    exit(0);
}

运行结果：

[huangcd@localhost apue]$ vim chmodtest.c
[huangcd@localhost apue]$ ls -l bar foo
-rw------- 1 huangcd huangcd 0 12-28 18:20 bar
-rw-rw-rw- 1 huangcd huangcd 0 12-28 18:20 foo
[huangcd@localhost apue]$ gcc -o chmodtest.out chmodtest.c 
[huangcd@localhost apue]$ ./chmodtest.out 
[huangcd@localhost apue]$ ls -l bar foo
-rw-r--r-- 1 huangcd huangcd 0 12-28 18:20 bar
-rw-rwSrw- 1 huangcd huangcd 0 12-28 18:20 foo

如果一个文件设置了粘住位，那么在文件第一次执行以后，保留程序正文部分的一个副本在交换区。可以通过S_ISVTX来设置粘住位。

4.11chown、fchown和lchown函数

下面几个函数可以用于更改文件的用户ID和组ID。

int chown(const char *pathname, uid_t owner, gid_t group);

int fchown(int filedes, uid_t owner, gid_t group);

int lchown(const char *pathname, uid_t owner, gid_t group);

如果参数owner和group中的任何一个值是-1，那么对应的ID不变。

4.12文件长度

stat结构成员st_size表示以字节为单位的文件长度，此字段只针对普通文件，目录文件和连接文件有效。

文件空洞是由于所设置的偏移量超过文件尾端，并写入某些数据造成的。对于没有写入的空洞，read读入的字节是0。

复制有空洞的文件的时候，所有的空洞都被填满。

4.13文件截短

我们可以通过在打开文件时设置O_TRUNC标志来将一个文件清空为0。

下面的函数可以用于文件的截短：

int truncate(const char *pathname, off_t length);

int ftruncate(int filedes, off_t length);

这两个函数把文件的长度截短为length长。

4.19utime函数

一个文件的访问和修改时间可以用utime函数来实现。

int utime(const char *pahtname, const struct utimebuf *times)

参数中的time的结构如下：

struct utimebuf{

time_t actime;

time_t modtime;

}

utime函数实例：

#include "apue.h"
#include <fcntl.h>
#include <utime.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int   i,fd;
    struct stat   statbuf;
    struct utimbuf timebuf;
    for (i = 1; i< argc; i++)
    {
        if (stat(argv[i] , &statbuf) < 0)
        {
            err_ret("%s: stat errir", argv[i]);
            continue;
        }
        if ((fd = open(argv[i], O_RDWR| O_TRUNC)) < 0)
        {
            err_ret("%s: open error", argv[i]);
            continue;
        }
        close(fd);
        timebuf.actime = statbuf.st_atime;
        timebuf.modtime = statbuf.st_mtime;
        if (utime(argv[i], &timebuf) < 0)
        {
            err_ret("%s: utime error", argv[1]);
            continue;
        }
    }
    exit(0);
}

运行结果：

[root@localhost apue]# ls -l printId.out 
-rwxr-xr-x 1 root root 5241 12-25 15:42 printId.out
[root@localhost apue]# ls -ul printId.out 
-rwxr-xr-x 1 root root 5241 12-30 14:00 printId.out
[root@localhost apue]# date
2013年 12月 30日 星期一 14:20:28 CST
[root@localhost apue]# ./utimetest.out  printId.out 
[root@localhost apue]# ls -l printId.out 
-rwxr-xr-x 1 root root 0 12-25 15:42 printId.out
[root@localhost apue]# ls -ul printId.out 
-rwxr-xr-x 1 root root 0 12-30 14:20 printId.out
[root@localhost apue]# ls -cl printId.out 
-rwxr-xr-x 1 root root 0 12-30 14:20 printId.out

4.20mkdir和rmdir函数

新建一个目录，pahtname是一个空目录。mode是新建目录的权限值。

int mkdir(const char *pathname, mode_t mode)

若成功返回0，出错返回-1。

用rmdir和删除一个目录。空目录只包含.和..这两项的目录。

int rmdir(const char *pathname);

4.21读目录

我们可以通过下列函数来实现对一个目录的读取等操作：

DIR * opendir(const char *pahtname) //成功返回指针，错误返回NULL

struct dirent * readdir(DIR *dp); //成功返回指针，错误返回目录结尾或者NULL

void rewinddir(DIR *dp) //成功返回0，错误返回-1

int closedir( DIR *dp) //成功返回0，错误返回-1.

long telldir( DIR *dp) //返回dp关联的目录中的当前位置。

void seekdir(DIR *dp, long loc) //返回dp关联的目录中的当前位置。

这些函数都是在头文件<dirent.h>中定义的啊。结构体的定义如下：

struct dirent{

ino_t d_no;

char d_name[NAME_MAX + 1]

}

DIR是一个内部结构，它用来保存当前正在被读取的目录的有关信息。

由opendir函数返回DIR结构的指针由其他五个函数操作。

4.22 chdir、fchdir和getcwp函数

每个进程都有一个当前工作目录，次目录是搜索所有相对路径名的起点。当前工作目录是进程的一个属性。

进程通过调用chdir和fchdir函数可以更改当前工作目录。

int chdir(const char *pahtname)

int fchdir(int filedes)

若成功返回0，若错误则返回-1。参数是指定的新的工作目录。

chdir函数实例：

chdirtest.c:

#include "apue.h"

int main(void)
{
    if (chdir("/tmp") < 0)
        err_sys("chdir failed");
    printf("chdir to /tmp succeeded\n");
    exit(0);
}

执行结果：

[root@localhost apue]# gcc -o chdirtest.out chdirtest.c 
[root@localhost apue]# pwd
/apue
[root@localhost apue]# ./chdirtest.out 
chdir to /tmp succeeded
[root@localhost apue]# pwd
/apue

我们虽然改变了当前进程的工作目录，但是并没有改变shell的工作目录，当前进程是shell进程的一个子进程。

内核中并没有保存工作目录的详细信息，只是保存了指向该目录的v节点的指针等目录本身的信息。并不保存该目录的完整路径。

我们可以通过getcwd函数来得到当前工作目录的完整路径。

char *getcwd(char *buf, size_t size)

参数一是缓冲地址的，第二个参数缓冲绝对路径长度的。

getcwd()函数实例：

getcwdtest.c:

#include "apue.h"
char* path_alloc(int* size);
int main(void)
{
    char *ptr;
    int size;
    if (chdir("/home/huangcd") < 0)
        err_sys("chdir failed");
    ptr = path_alloc(&size);  
    if (getcwd(ptr, size) == NULL)
        err_sys("getcwd failed");
    printf("cwd = %s\n", ptr);
    exit(0);
}
char * path_alloc(int *size)
{
char *p = NULL;
if(!size)
     return NULL;
p = malloc(256);
if(p)
    *size = 256;
else
    *size = 0;
return p;
}

运行结果：

root@localhost apue]# gcc -o getcwdtest.out getcwdtest.c 
[root@localhost apue]# ./getcwdtest.out 
cwd = /home/huangcd

4.23特殊设备文件

在计算机系统中，每个设备都有主设备号和此设备号。设备号用的数据类型是dev_t类型。主设备号标识设备驱动程序，次设备号标识特定的子设备。

我们可以通过major和minor这两个宏来访问主、次设备号。

系统中的每个文件的stat成员st_dev的值是文件系统的设备号。只有字符特殊文件盒块特殊文件才有st_rdev值。次值包含设计设备的设备号。

下面实例打印st_dev和st_rdev值：

devtest.c:

#include "apue.h"
#ifdef SOLARIS
#include <sys/mkdev.h>
#endif
#include <sys/sysmacros.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int  i;
    struct stat buf;
    for (i = 1;i < argc; i++)
    {
        printf("%s: ",argv[i]);
        if (stat(argv[i], &buf) < 0)
        {
            err_ret("stat error");
            continue;
        }
        printf("dev = %d/%d", major(buf.st_dev), minor(buf.st_dev));
        if (S_ISCHR(buf.st_mode) || S_ISBLK(buf.st_mode))
        {
            printf("(%s) rdev = %d/%d", (S_ISCHR(buf.st_mode)) ? "character": "block", major(buf.st_rdev), minor(buf.st_rdev));
        }
        printf("\n");
    }
    exit(0);
}

运行结果：

[root@localhost apue]# gcc -o devtest.out devtest.c 
[root@localhost apue]# ./devtest.out  / /home/huangcd /dev/tty[01]
/: dev = 8/2
/home/huangcd: dev = 8/3
/dev/tty0: dev = 0/17(character) rdev = 4/0
/dev/tty1: dev = 0/17(character) rdev = 4/1

4.24文件访问权限位小结

Constant	Description	Effect on regular file	Effect on directory
`S_ISUID`	set-user-ID	set effective user ID on execution	(not used)
`S_ISGID`	set-group-ID	if group-execute set then set effective group ID on execution; otherwise enable mandatory record locking (if supported)	set group ID of new files created in directory to group ID of directory
`S_ISVTX`	sticky bit	control caching of file contents (if supported)	restrict removal and renaming of files in directory
`S_IRUSR`	user-read	user permission to read file	user permission to read directory entries
`S_IWUSR`	user-write	user permission to write file	user permission to remove and create files in directory
`S_IXUSR`	user-execute	user permission to execute file	user permission to search for given pathname in directory
`S_IRGRP`	group-read	group permission to read file	group permission to read directory entries
`S_IWGRP`	group-write	group permission to write file	group permission to remove and create files in directory
`S_IXGRP`	group-execute	group permission to execute file	group permission to search for given pathname in directory
`S_IROTH`	other-read	other permission to read file	other permission to read directory entries
`S_IWOTH`	other-write	other permission to write file	other permission to remove and create files in directory
`S_IXOTH`	other-execute	other permission to execute file	other permission to search for given pathname in directory

最后九个常量分为三组：

S_IRWXU = S_IRUSR | S_IWUSR | S_IXUSR
S_IRWXG = S_IRGRP | S_IWGRP | S_IXGRP

S_IRWXO = S_IROTH | S_IWOTH | S_IXOTH