《UNIX环境高级编程》笔记——4.文件和目录
发布日期:2021-05-19 03:27:47 浏览次数:19 分类:原创文章

本文共 8781 字,大约阅读时间需要 29 分钟。

一.引言

  本章描述文件系统的其他特征和文件的性质。有些背景知识需要注意,例如用户ID与文件权限、文件系统等。

二.函数stat、fstat、fstatat和lstat

#include <sys/stat.h>
int stat( const char * restrict pathname, struct stat * restrict buf );
int fstat( int fd, struct stat * buf );
int lstat( const char * restrict pathname,struct stat * restrict buf );
int fstatat( int fd, const char * restrict pathname, struct stat *restrict buf,int flag );

返回值:成功,0
    出错,-1

 

  以上四个函数都是为了获取文件的stat结构体,稍有差别:

  • stat和fstat:stat依据文件名,fstat依据fd
  • stat和lstat:对于符号链接,stat返回该符号链接指向的文件,lstat返回符号链接本身;
  • fstatat:相对当前打开的目录(fd)的目录经。pathname为相对路径且fd=AT_FDCWD,则会计算相对于当前目录的正真路径;如果pathname是绝对路径,fd参数被忽略。 flag控制是否跟随符号链接,默认跟随,AT_SYMLINK_NOFOLLOW时,不跟随。

  stat是很重要的结构体,如下。ls -l 时会显示很多stat的内容。后面很多函数会用到这个结构体。

struct stat  {    __dev_t st_dev;            /* Device.  文件系统的设备号*/    unsigned short int __pad1;#ifndef __USE_FILE_OFFSET64    __ino_t st_ino;            /* File serial number. i-node number    */#else    __ino_t __st_ino;            /* 32bit file serial number.    */#endif    __mode_t st_mode;            /* File mode.  */    __nlink_t st_nlink;            /* Link count.  */    __uid_t st_uid;            /* User ID of the file's owner.    */    __gid_t st_gid;            /* Group ID of the file's group.*/    __dev_t st_rdev;            /* Device number, if device. device设备的major和minor号 */    unsigned short int __pad2;#ifndef __USE_FILE_OFFSET64    __off_t st_size;            /* Size of file, in bytes.  */#else    __off64_t st_size;            /* Size of file, in bytes.  */#endif    __blksize_t st_blksize;        /* Optimal block size for I/O. 操作IO时的最优block大小 */#ifndef __USE_FILE_OFFSET64    __blkcnt_t st_blocks;        /* Number 512-byte blocks allocated. */#else    __blkcnt64_t st_blocks;        /* Number 512-byte blocks allocated. */#endif#if defined __USE_MISC || defined __USE_XOPEN2K8    /* Nanosecond resolution timestamps are stored in a format       equivalent to 'struct timespec'.  This is the type used       whenever possible but the Unix namespace rules do not allow the       identifier 'timespec' to appear in the <sys/stat.h> header.       Therefore we have to handle the use of this header in strictly       standard-compliant sources special.  */    struct timespec st_atim;        /* Time of last access.  */    struct timespec st_mtim;        /* Time of last modification.  */    struct timespec st_ctim;        /* Time of last status change.  */# define st_atime st_atim.tv_sec    /* Backward compatibility.  */# define st_mtime st_mtim.tv_sec# define st_ctime st_ctim.tv_sec#else    __time_t st_atime;            /* Time of last access.  */    unsigned long int st_atimensec;    /* Nscecs of last access.  */    __time_t st_mtime;            /* Time of last modification.  */    unsigned long int st_mtimensec;    /* Nsecs of last modification.  */    __time_t st_ctime;            /* Time of last status change.  */    unsigned long int st_ctimensec;    /* Nsecs of last status change.  */#endif#ifndef __USE_FILE_OFFSET64    unsigned long int __unused4;    unsigned long int __unused5;#else    __ino64_t st_ino;            /* File serial number.    */#endif  };

 

三.文件类型  stat.st_mode

 1.文件类型

 (1) regular file,普通文件

 (2) directory file,目录文件。目录文件中包含其他文件的名字和与这些文件有关的指针,也就是后面文件系统里说的“文件名”和“i-node”。对目录有度权限的进程可以读取目录内容,只要内核才能写,只能用系统调用才能更改目录

 (3) block special file, 块特殊文件,例如磁盘,待缓冲

 (4) char special file,字符特殊文件,不带缓冲。 系统中的设备,要么是块设备,要么是字符设备。

 (5) FIFO,进程间通讯用

 (6) socket,套接字,网络通信

 (7) symbolic link,符号链接,指向另一个文件

 2.相关宏定义

以下宏判断文件类型, 传入的参数是

#include <sys/stat.h>#define    __S_ISTYPE(mode, mask)    (((mode) & __S_IFMT) == (mask))#define    S_ISDIR(mode)     __S_ISTYPE((mode), __S_IFDIR)#define    S_ISCHR(mode)     __S_ISTYPE((mode), __S_IFCHR)#define    S_ISBLK(mode)     __S_ISTYPE((mode), __S_IFBLK)#define    S_ISREG(mode)     __S_ISTYPE((mode), __S_IFREG)#ifdef __S_IFIFO# define S_ISFIFO(mode)     __S_ISTYPE((mode), __S_IFIFO)#endif#ifdef __S_IFLNK# define S_ISLNK(mode)     __S_ISTYPE((mode), __S_IFLNK)#endif#if defined __USE_BSD && !defined __S_IFLNK# define S_ISLNK(mode)  0#endif#if (defined __USE_BSD || defined __USE_UNIX98 || defined __USE_XOPEN2K) \    && defined __S_IFSOCK# define S_ISSOCK(mode) __S_ISTYPE((mode), __S_IFSOCK)#elif defined __USE_XOPEN2K# define S_ISSOCK(mode) 0#endif

 

 进程间通信(IPC)对象,如消息队列和信号灯,也可以说明为文件,如下宏可以判断这列文件的类型。注意,传入的参数是stat结构体指针

/* These are from POSIX.1b.  If the objects are not implemented using separate   distinct file types, the macros always will evaluate to zero.  Unlike the   other S_* macros the following three take a pointer to a `struct stat'   object as the argument.  */#ifdef    __USE_POSIX199309# define S_TYPEISMQ(buf) __S_TYPEISMQ(buf)    // 消息队列# define S_TYPEISSEM(buf) __S_TYPEISSEM(buf)   // 信号量# define S_TYPEISSHM(buf) __S_TYPEISSHM(buf)    // 共享存储对象#endif

3.例程

 判断文件类型,并打印

/* lseek test */#include <stdio.h>    // printf#include <stdlib.h>    // exit#include <unistd.h>#include <fcntl.h>#include <errno.h>    // errno#include <string.h>    // strerror#include <sys/stat.h>    // mode,stat函数int main(int args, char *argv[]){    int i;    struct stat fl_stat;        if( args<2 ){        printf("args error.\r\n");        exit(1);    }                for( i=1;i<args;i++ ){        printf("%s:",argv[i]);        if( lstat(argv[i],&fl_stat) != 0 ){            printf("lstat error.\r\n");            exit(1);        }                    if( S_ISREG(fl_stat.st_mode) )            printf("reguler file.\r\n");        else if( S_ISDIR(fl_stat.st_mode) )            printf("directory file.\r\n");        else if( S_ISCHR(fl_stat.st_mode) )            printf("char special file.\r\n");            else if( S_ISBLK(fl_stat.st_mode) )            printf("BLOCK special file.\r\n");            else if( S_ISFIFO(fl_stat.st_mode) )            printf("FIFO file.\r\n");                    else if( S_ISLNK(fl_stat.st_mode) )            printf("symble link file.\r\n");        else if( S_ISSOCK(fl_stat.st_mode) )            printf("socket file.\r\n");        else            printf("unknow file.\r\n");    }                exit(0);}

$./example * /dev/cdrom /dev
example:reguler file.
example.c:reguler file.
example.o:reguler file.
Makefile:reguler file.
result:reguler file.
/dev/cdrom:symble link file.
/dev:directory file.

 

四.SUID(设置用户ID)和SGID(设置组ID) stat.st_mode

 1. 进程相关的ID

    

  •  实际用户ID/实际组ID,系统登录者,登录期间一般不变;
  •  有效用户ID/组ID/附属组ID 用于文件访问权限检查。一般情况下  实际用户ID=有效用户ID,也有特例,后面说明。
  •  保存的设置用户ID/组ID,执行一个程序时,包含有效用户ID/组ID的副本。

 2. 文件所有者和组所有者

  文件有所有者和组所有者,用stat结构的st_uid/st_gid表示。

 3. 执行程序文件时的ID

   程序文件——执行——>变成进程,进程就有有效用户ID。

   情况1(通常情况):有效用户ID/组ID = 实际用户ID/组ID;例如登录者是login_name, 则程序文件执行以后,该进程的有效用户ID就是login_name;

   情况2(设置SUID/SGID):SUID/SGID包含在文件的stat的st_mode字段中,如果程序文件的属性里,设置了SUID/SGID,则该程序文件执行以后,该进程的有效用户ID/组ID=该程序文件的用户ID/组ID。可用S_ISUID/S_ISGID宏测试是否设置了这两个bit

  举例说明,以用户ID为例,组ID也类似, 为便于说明,uid使用用户名代替数字:

登录者ID = login_name
可执行文件exe_file的用户ID,uid = file_owner_name
1.如果没有设置文件exe_file的SUID属性,则文件执行后,该进程的有效用户ID = 登录者ID(实际用户ID) = login_name,
文件权限校验时用login_name校验。如果exe_file的other权限里没有x,则不能执行。
2.如果设置文件exe_file的SUID属性,则文件执行后,该进程的有效用户ID = 该文件的UID = file_owner_name,
 文件权限校验时用file_owner_name,如果exe_file的所有者权限里没有x,则不能执行


另一个典型的例子是 /etc/passed,该文件所有者是root,且设置了SUID,则其他用户执行时,有效进程ID=文件所有者ID=root,所以能够执行。

 

五.文件访问权限 stat.st_mode

 1. 文件访问权限

【注意】chmod 777 file,其中777是八进制,在编写程序时,应使用八进制。

 2. 权限与文件操作

 (1)打开文件对目录的权限要求

open一个文件时,需要搜索目录,需要对目录具有执行权限。例如 /path/file,对/path必须有执行权限。

 【扩展】目录读权限与执行权限不同, 读权限允许读目录,获取所有的文件列表;执行权限允许对目录进行搜索,寻找特定文件。

 (2)读权限

 决定是否可以打开文件进行读操作,open的O_RDONLY和O_RDWR

 (3)写权限

 决定是否可以打开文件进行写操作,open的O_WRONLY和O_RDWR

 (4)O_TRUNC

 需写权限

 (5)创建新文件对目录的权限要求

 创建文件时,需要写目录,在目录中增加文件名和对应的i-node,所以对目录要有写权限

 (6)删除文件对目录的权限要求

 只删除目录里的文件信息,对目录有写+执行权限即可。对文件权限没有要求。

 (7)exec执行文件

 需执行权限。

 3. 文件访问权限测试

 每次打开、创建、删除文件时,内核都进行文件权限测试,是否具有权限决定于文件ID/组ID和进程有效ID/组ID。

(1)root,有效用户ID=0,允许访问系统中所有文件

(2)有效用户ID=文件所有者ID,则允许操作,具体是否有RWX全下, 要看对应的权限位是否设置。

(3)有效组ID或附属组ID之一=文件组ID,允许

(4)若其他用户的适当权限位被设置,则允许访问,否则不允许。

以上4点按顺序检查,上一条不满足才检查下一条。

六.新文件和目录的所有权

open和creat新建函数时,没有指定各种ID,有默认的分配规则,linux的规则为:

(1)新文件用户ID = 进程有效用户ID

 (2) 新文件组ID规则:

if( 目录的SGID )    新文件的GID=所在目录的GIDelse        新文件的GID=进程的有效GID

 

七.函数access和faccessat

 前面提到权限测试都是按照进程的有效用户ID和有效组ID进行的,这两个函数用实际用户ID进行权限测试。

#include <unistd.h>int access( const char * pathname, int mode );int faccessat(  int fd, const char * pathname, int mode, int flag);返回值:    成功,0    失败,-1        

mode参数(可以按位或):
F_OK:测试文件是否存在
W_OK:测试写权限
R_OK:测试读权限
X_OK:测试执行权限
faccessat的fd和pathname:
pathname绝对路径,fd忽略
fd为AT_FDCWD,pathname是相对路径
其他:计算相对于打开目录fd的pathname
faccessat的flag:
可改变faccessat的行为,如果AT_EACCESS,则检查进程的有效用户ID和有效组ID,而不是实际用户ID和实际组ID。

 

 

 

八.函数umask

九.函数chmod、fchmod和fchmodat

十.粘着位

十一.函数chown、fchown、fchownat和lchown

十二.文件长度

十三.文件截断

十四.文件系统

十五.函数link、linkat、unlink、unlinkat和remove

十六.函数rename和renameat

十七.符号链接

十八.创建和读取符号链接

十九.文件的时间

二十.函数futimens、utimensat、utimes

二十一.函数mkdir、mkdirat和rmdir

二十二.读目录

二十三.函数chdir、fchdir和getcwd

二十四.特殊设备文件

二十五.文件访问权限位小结

二十六.总结

 

上一篇:《嵌入式linux应用程序开发标准教程》笔记——6.文件IO编程
下一篇:《UNIX环境高级编程》笔记——3.文件IO

发表评论

最新留言

关注你微信了!
[***.104.42.241]2025年04月29日 09时10分09秒

关于作者

    喝酒易醉,品茶养心,人生如梦,品茶悟道,何以解忧?唯有杜康!
-- 愿君每日到此一游!

推荐文章