Linux系统编程-文件和目录操作函数

于 2023-03-08 10:42:04 发布
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分类专栏： Linux 文章标签： linux 运维 服务器
原文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_51568389/article/details/127044033
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本文详细介绍了Linux系统编程中涉及的文件和目录操作函数，包括stat、lstat用于获取文件状态，access检查文件权限，chmod和chown修改文件权限和所有者，truncate调整文件大小，link创建硬链接，symlink创建软链接，readlink读取软链接目标，unlink删除文件，rename重命名文件。此外，还讲解了文件描述符复制的dup和dup2函数以及fcntl的使用。同时，涵盖了目录操作如getcwd、chdir、opendir、closedir、readdir等。

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Linux系统编程-文件和目录操作函数

目录

学习目标

  • 了解概念: pcb和文件描述符,虚拟地址空间
  • 了解Linux系统常用IO函数(暂不要求能够使用)
  • 熟练掌握Linux系统IO函数的使用
  • 了解阻塞和非阻塞的概念 掌握dup、dup2函数的使用
  • 熟练掌握Linux系统IO函数的使用
  • 掌握stat/lstat函数的使用
  • 掌握fcntl函数的使用

文件操作相关函数

stat函数(重点)

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
​
int stat(const char *path, struct stat *buf);
int lstat(const char *pathname, struct stat *buf);
功能：
    获取文件状态信息
    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。
参数：
    path：文件名
    buf：保存文件信息的结构体
返回值：
    成功： 0
    失败: -1

struct stat结构体说明：

struct stat {
    dev_t           st_dev;     //文件的设备编号
    ino_t           st_ino;     //节点
    mode_t          st_mode;            //文件的类型和存取的权限
    nlink_t         st_nlink;       //连到该文件的硬连接数目，刚建立的文件值为1
    uid_t           st_uid;     //用户ID
    gid_t           st_gid;     //组ID
    dev_t           st_rdev;        //(设备类型)若此文件为设备文件，则为其设备编号
    off_t           st_size;        //文件字节数(文件大小)
    blksize_t       st_blksize;     //块大小(文件系统的I/O 缓冲区大小)
    blkcnt_t        st_blocks;      //块数
    time_t          st_atime;       //最后一次访问时间
    time_t          st_mtime;       //最后一次修改时间
    time_t          st_ctime;       //最后一次改变时间(指属性)
};

st_mode(16位整数)参数说明
在这里插入图片描述
文件类型判断应使用宏函数
在这里插入图片描述
测试程序：

int main()
{
    struct stat buf;
    stat("a.txt", &buf);
​
    if (S_ISREG(buf.st_mode))
    {
        printf("%s\n", "这是普通文件");
    }
​
    return 0;
}

access函数

#include <unistd.h>
int access(const char *pathname, int mode);
功能：测试指定文件是否具有某种属性
参数：
    pathname：文件名
    mode：文件权限，4种权限
        R_OK：   是否有读权限
        W_OK：   是否有写权限
        X_OK：   是否有执行权限
        F_OK：   测试文件是否存在
返回值：
    0：  有某种权限，或者文件存在
    -1：没有，或文件不存在

access("txt", F_OK);

chmod函数


#include <sys/stat.h>
int chmod(const char *pathname, mode_t mode);
功能：修改文件权限
参数：
    filename：文件名
    mode：权限(8进制数)
返回值：
    成功：0
    失败：-1

chown函数

#include <unistd.h>
​
int chown(const char *pathname, uid_t owner, gid_t group);
功能：修改文件所有者和所属组
参数：
    pathname：文件或目录名
    owner：文件所有者id，通过查看 /etc/passwd 得到所有者id
    group：文件所属组id，通过查看 /etc/group 得到用户组id
返回值：
    成功：0
    失败：-1

truncate函数

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
​
int truncate(const char *path, off_t length);
功能：修改文件大小
参数：
    path：文件文件名字
    length：指定的文件大小
        a)比原来小, 删掉后边的部分
        b)比原来大, 向后拓展
返回值：
    成功：0
    失败：-1

link函数


#include <unistd.h>
​
int link(const char *oldpath, const char *newpath);
功能：创建一个硬链接
参数：
    oldpath：源文件名字
    newpath：硬链接名字
返回值：
    成功：0
    失败：-1

symlink函数

#include <unistd.h>
​
int symlink(const char *target, const char *linkpath);
功能：创建一个软链接
参数：
    target：源文件名字
    linkpath：软链接名字
返回值：
    成功：0
    失败：-1

readlink函数

#include <unistd.h>
​
ssize_t readlink(const char *pathname, char *buf, size_t bufsiz);
功能：读软连接对应的文件名，不是读内容(该函数只能读软链接文件)
参数：
    pathname：软连接名
    buf：存放软件对应的文件名
    bufsiz ：缓冲区大小(第二个参数存放的最大字节数)
返回值：
    成功：>0，读到buf中的字符个数
    失败：-1

unlink函数


#include <unistd.h>
​
int unlink(const char *pathname);
功能：删除一个文件(软硬链接文件)
参数：
    pathname：删除的文件名字
返回值：
    成功：0
    失败：-1

rename函数

#include <stdio.h>
​
int rename(const char *oldpath, const char *newpath);
功能：把oldpath的文件名改为newpath
参数：
oldpath：旧文件名
newpath：新文件名
返回值：
成功：0
失败：-1

文件描述符复制(重点)

概述

dup() 和 dup2() 是两个非常有用的系统调用，都是用来复制一个文件的描述符，使新的文件描述符也标识旧的文件描述符所标识的文件。

这个过程类似于现实生活中的配钥匙，钥匙相当于文件描述符，锁相当于文件，本来一个钥匙开一把锁，相当于，一个文件描述符对应一个文件，现在，我们去配钥匙，通过旧的钥匙复制了一把新的钥匙，这样的话，旧的钥匙和新的钥匙都能开启这把锁。

对比于 dup(), dup2() 也一样，通过原来的文件描述符复制出一个新的文件描述符，这样的话，原来的文件描述符和新的文件描述符都指向同一个文件，我们操作这两个文件描述符的任何一个，都能操作它所对应的文件。

dup函数

#include <unistd.h>
​
int dup(int oldfd);
功能：
    通过 oldfd 复制出一个新的文件描述符，新的文件描述符是调用进程文件描述符表中最小可用的文件描述符，最终 oldfd 和新的文件描述符都指向同一个文件。
参数：
    oldfd : 需要复制的文件描述符 oldfd
返回值：
        成功：新文件描述符
        失败： -1

dup2函数

#include <unistd.h>
​
int dup2(int oldfd, int newfd);
功能：
    通过 oldfd 复制出一个新的文件描述符 newfd，如果成功，newfd 和函数返回值是同一个返回值，最终 oldfd 和新的文件描述符 newfd 都指向同一个文件。
参数：
    oldfd : 需要复制的文件描述符
    newfd : 新的文件描述符，这个描述符可以人为指定一个合法数字（0 - 1023），如果指定的数字已经被占用（和某个文件有关联），此函数会自动关闭 close() 断开这个数字和某个文件的关联，再来使用这个合法数字。
返回值：
    成功：返回 newfd
    失败：返回 -1

示例分析

在这里插入图片描述

fcnlt函数

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
​
int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */);
功能：改变已打开的文件性质，fcntl针对描述符提供控制。
参数：
    fd：操作的文件描述符
    cmd：操作方式
    arg：针对cmd的值，fcntl能够接受第三个参数int arg。
返回值：
    成功：返回某个其他值
    失败：-1

fcntl函数有5种功能：

  1. 复制一个现有的描述符（cmd=F_DUPFD）
  2. 获得／设置文件描述符标记(cmd=F_GETFD或F_SETFD)
  3. 获得／设置文件状态标记(cmd=F_GETFL或F_SETFL)
  4. 获得／设置异步I/O所有权(cmd=F_GETOWN或F_SETOWN)
  5. 获得／设置记录锁(cmd=F_GETLK, F_SETLK或F_SETLKW)

参考示例：

// 等价于dup()
    int new_fd = fcntl(fd, F_DUPFD, 0);
​
    // 获取文件状态标志
    int flag = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
    switch (flag & O_ACCMODE)
    {
    case O_RDONLY:
        printf("read only\n");
        break;
    case O_WRONLY:
        printf("write only\n");
        break;
    case O_RDWR:
        printf("read and write\n");
        break;
    default:
        break;
    }
​
    if (flag & O_APPEND)
    {
        printf("append\n");
    }
​
    flag |= O_APPEND; // 追加flag
    fcntl(fd, F_SETFL, flag); //设置文件状态标记

目录相关操作(掌握)

getcwd函数

#include <unistd.h>
​
char *getcwd(char *buf, size_t size);
功能：获取当前进程的工作目录
参数：
    buf : 缓冲区，存储当前的工作目录
    size : 缓冲区大小
返回值：
    成功：buf中保存当前进程工作目录位置
    失败：NULL

chdir函数

#include <unistd.h>
​
int chdir(const char *path);
功能：修改当前进程(应用程序)的路径
参数：
    path：切换的路径
返回值：
    成功：0
    失败：-1

opendir函数

#include <sys/types.h>
#include <dirent.h>
​
DIR *opendir(const char *name);
功能：打开一个目录
参数：
    name：目录名
返回值：
    成功：返回指向该目录结构体指针
    失败：NULL
​

closedir函数

#include <sys/types.h>
#include <dirent.h>
​
int closedir(DIR *dirp);
功能：关闭目录
参数：
    dirp：opendir返回的指针
返回值：
    成功：0
    失败：-1

readdir函数


#include <dirent.h>
​
struct dirent *readdir(DIR *dirp);
功能：读取目录
参数：
    dirp：opendir的返回值
返回值：
    成功：目录结构体指针
    失败：NULL
​

相关结构体说明：

struct dirent
{
    ino_t d_ino;                  // 此目录进入点的inode
    off_t d_off;                    // 目录文件开头至此目录进入点的位移
    signed short int d_reclen;      // d_name 的长度, 不包含NULL 字符
    unsigned char d_type;           // d_type 所指的文件类型 
    char d_name[256];               // 文件名
};

d_type文件类型说明：

取值含义
DT_BLK块设备
DT_CHR字符设备
DT_DIR目录
DT_LNK软链接
DT_FIFO管道
DT_REG普通文件
DT_SOCK套接字
DT_UNKNOWN未知

时间相关函数

utime

time

 char *asctime(const struct tm *tm);
   char *asctime_r(const struct tm *tm, char *buf);
​
   char *ctime(const time_t *timep);
   char *ctime_r(const time_t *timep, char *buf);
​
   struct tm *gmtime(const time_t *timep);
   struct tm *gmtime_r(const time_t *timep, struct tm *result);
​
   struct tm *localtime(const time_t *timep);
   struct tm *localtime_r(const time_t *timep, struct tm *result);
​
   time_t mktime(struct tm *tm);
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