操作系统：文件属性

文件类型

在Linux下一切皆是文件，从应用层（应用程序层）看待底层机制时，皆以文件的方式来看待这些机制.但是不同的底层机制，毕竟是不同的，比如底层驱动程序，就分为字符设备驱动和块设备驱动，根据底层机制的不同，文件被分为了7种类型，分布是 - d c s p c b

普通文件(regular file：-)

普通文件根据存放的内容的不同，又分为如下两种

• 文本文件
  存放的都是文字编码，文本编辑器打开后，会将这些文字编码翻译为文字图形，以供人识别。
• 纯二进制文件(机器码)
  比如经过编译后得到的可执行文件，里面放的是cpu执行的纯二进制机器码，由于文编编辑器只认识文字编码，所以用文本编辑器打开后，显示的内容无法是错乱的，无法辨识。

其实不管存放的是文字编码，还是机器码，在计算机中存储时，其实都是以二进制形式存放的，只不过我们这里可刻意的把机器码这类非文字编码的数据，特意强调为了二进制数据。

目录文件(directory file：d)

目录是一种特殊的文件，专门用于管理其他文件。

字符特殊文件( character special file: c)

字符设备文件，就是字符设备驱动程序，在上层的表现形式。

当应用程序调用底层字符设备驱动程序，实现对某个字符设备进行读写时，上层就需要对接底层的字符驱动程序，字符设备驱动在上层，会以"字符设备文件"的形式表现出来，我们通过open、read、write去读写字符设备文件，就实现了和底层字符设备驱动程序的交互。

块设备文件(block special file: b):对应块设备（如磁盘等）。

块设备文件，是块设备驱动程序在上层的表现形式。

字符设备与块设备有什么区别?

• 字符设备
  以字节为单位来操作数据。
  比如:键盘、鼠标、显示器都等是字符设备。
  字符设备的驱动程序，就称为"字符设备驱动程序”。
• 块设备
  块设备存储的数据量往往非常答，为了提高读写效率，都是以块（1024字节）为单位来操作数据。
  比如:电脑硬盘、移动硬盘、u盘等，凡是涉及大量数据存储的，都是以块为单位来操作数据的，都是块设备。块设备的驱动程序，就成为"块设备驱动程序”。

FIFO(fifo：p)

管道文件，用于实现不同进程（程序）之间的通信，管道是os提供的一种纯代码层面的通信机制。
$A进程\stackrel{数据}{⟶}管道文件\stackrel{数据}{⟶}B进程$

套接字文件( socket: s)

专门用于网络通信的文件。
讲到网络编程时，再来具体介绍。

符号连接(symbolic link: l）:

其实就是一种快捷图标，背后指向了另外一个文件。

file 文件

查看文件属性

• 如果查看的是文本文件
  会提醒你，它是文字编码格式的文件。
• 如果你查看的是纯二进制文件（(机器码)
  会提示你，这是一个可以运行的可执行文件。
  a.out: ELF 64-bit LSB executable, x86-64,dynamically linked,/lib64/ld-linux-x86-64.so.2， for GNU/Linux 2.6.32，not strippe
  • ELF: Linux下可执行文件的格式，windows下的可执行文件是PE格式对
    应格式的可执行文件，只能在对应的os下运行。
  • 64-bit:文件里面的机器码是64位.的
  • LSB:小端序
  • executable:明确告诉你，该文件是一个可执行文件·x86-64:运行的是x86架构64位的cpu
  • dynamically linked，/ lib64/ ld-linux-x86-64.so.2
    程序使用的库是动态链接库，库名叫/lib64/ld-linux-x86-64.so.2
  • for GxU/Linux 2.6.32:运行的系统是Linux系统〈ubuntu) , Linux 2.6.32是ubuntu所用Linux内核的版本号
  • not strippe:程序没有被瘦身，里面包含有各种用于调试用的信息，当这个程序最终发布时，会使用strip命令为程序瘦身，去除里面的无用信息，让程序变的更小。

获取文件属性

stat、lstat、fstat函数

ls命令其实就是调用了这三个函数中的lstat来实现的，我们可以调用lstat函数来自己实现一个ls命令。

stat函数

#include <sys/types.h>                                                               
#include <sys/stat.h>                                                               
#include <unistd.h>    
int stat(const char *path, struct stat *statbuf); 
int lstat(const char *path, struct stat *statbuf);
int fstat(int fd, struct stat *statbuf);

stat与lstat唯一的区别就是stat获取链接文件属性时会直接获取链接指向的文件的属性，而lstat会返回链接文件的属性，而fstat与stat唯一区别是fstat使用文件描述符而非文件路径。

1. 功能：获取文件的属性信息。
   每个文件的属性信息，都是存在块设备上，该文件自己的inode节点(索引节点)空间中。
   调用stat函数时，文件系统通过stat给的path，到块设备上索引到该文件的inode节点空间，然后将里面的文件属性信息，读到应用程序的缓存中，如此就得到了文件的属性信息。

   文件属性数据中转的过程:
   应用缓存<–stat函数提供的内核缓存<–驱动程序的缓存<–块设备上的inode结点

2. 返回值
   调用成功，返回0，失败返回-1，errno被设置。

3. 参数

   • path：文件路径名
   • statbuf：应用缓存，用于存放读到的文件属性信息

struct stat{
	dev_t st_dev;/*块设备号(ID)*/
	ino_t st_ino;/*inode结点号，文件属性信息所存inode节点的编号*/
	mode_t l st_mode;/*文件类型和文件权限 ls*/
	nlink_t st_nlink;/*链接数 ls*/
	uid_t st_uid;/*文件所属用户ID ls*/
	gid_t st_gid;/*文件所属组ID ls*/
	dev_t st_rdev;/*字符设备ID*/
	off_t st_size;/*文件大小*/
	blksize_t st_blksize;/*系统每次按块IO操作时，块的大小(一般是512或1024)*/
    blkcnt_t st_blocks;/*块的索引号*/
/*windows下,文件的时间，同样也分为这三种*/
    time_t st_atime;/*最后一次访问时间,read ls*/
    time_t st_mtime;/*最后一次修改时间,write*/
	time_t st_ctime;/*最后一次属性修改的时间，如权限被修改，文件所有者(属主)被修改*/
};
//其中有ls标记的是ls会显示的内容

st_mode

st_mode 本质就是一个16位二进制数
文件类型 设置位 文件权限
**** **** *** *** ***

• 文件类型(定义在<sys/stat.h>)

  二进制	含义
  (1000 000000000000)	代表普通文件
  (0100 000000000000)	代表目录文件
  (0110 000000000000)	代表块设备文件
  (0011 000000000000)	代表字符设备文件
  (0001 000000000000)	代表管道文件
  (1100 000000000000)	代表套接字文件
  (1010 000000000000)	代表符号链接文件

• 文件权限
  user group other
  r w x r w x r w x
  0 1 - 0 1 - 0 1 -

st_size

文件长度，只对普通文件、目录及符号链接有意义因为只有普通文件、目录、以及符号链接文件才有实际的数据，有数据才有文件长度。其它的文件在块设备上只存储了文件属性，它们只是挂了一个文件名，以文件的形式进行管理而已，没有实际的数据，所以对于这些文件来说，文件大小是没有意义的。

符号链接文件就是一个快捷键，背后指向了某个文件。
符号链接文件的数据，就是所指向文件的文件名，所以它的文件大小指的就是这个文件名的字符个数。

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
int truncate(const char *path,off_t length);
int ftruncate(int fd, off_t length) ;

函数功能：将文件长度截短为length所指定长度。
truncate利用文件路径名操作，ftruncate利用文件描述符操作。

length的大小可以大于文件实际大小，文件截断长度>文件长度时，多余的部分填放空洞。

ls查看到的只是文件的理论大小，但是空洞部分并不占用实际物理存储空间。du命令:查看文件在块设备上，实际占用的物理空间。

在一般文件的情况下，对于普通文件来说，文件数据的理论大小=在块设备上实际占用的空间大小。
但是空洞文件却不是这样的，对于空洞文件来说，文件数据的理论大小〉在块设备上实际占用的空间大小。

空洞文件的意义

打个比方，我承诺给你一亩地，但是你又不是马上就要用满这一亩地，是一点一点来占用的，如果我现在一下子就把一亩地全部给你，但是你要花费很久时间才会把地全用上，在你占满之前，一直有相当部分的空间被闲置不用，显然非常浪费空间资源。
解决办法是，我先承诺说给你一亩地，但是这一亩地先不全部给你，你搬一部分东西过来时，我给你一部分空间，按照这样的方式，直到把1亩地的空间全部给你，在你没有用满一亩地之前，其它的空间我就可以用作它用。

制作空洞文件

• truncate、ftrucate制作
  文件截短长度>文件长度时，多余的部分就是空洞。
• 使用lseek制作
  将文件读写位置调整到文件尾部之后，然后写点数据，中间空出的部分就是空洞。

文件权限掩码

111 111 111 (0777) 指定权限
&
~000 000 010 (0002）文件权限掩码

111 111 101 (0775) 实际文件权限

文件权限掩码是用来限制其他用户的权限，防止其他用户修改你的文件

每一个进程都有一个文件权限掩码，进程修改只是当前进程的文件权限掩码，对其它进程的文件权限掩码无影响。

如何修改文件权限掩码

#include <sys/types.h>                                                               
#include <sys/stat.h>                                                               
mode_t umask(mode_t mask); 

1. 功能:修改文件权限掩码
2. 参数
   mask:新的文件权限掩码
3. 返回值
   umask不会调用失败。返回值是旧的文件权限掩码。