目录

1 文件访问权限

1.1 文件权限基本概念

1.2 普通权限

1.3 特殊权限

2 目录权限

3 access函数检查文件权限

3.1 access函数简介

3.2 示例程序

3.3 chmod修改文件权限

3.4 fchmod函数

4 umask 函数

4.1 umask简介

4.2 示例程序

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1 文件访问权限

1.1 文件权限基本概念

struct stat 结构体中的 st_mode 字段记录了文件的访问权限位。此时的文件并不仅仅指的是普通文件；所有文件类型文件（目录、设备文件）都有访问权限。

文件的权限可以分为两个大类，分别是普通权限和特殊权限（也可称为附加权限）。普通权限包括对文件的读、写以及执行，而特殊权限则包括一些对文件的附加权限，譬如Set-User-ID、Set-Group-ID以及Sticky。

1.2 普通权限

每个文件都有 9 个普通的访问权限位，可将它们分为 3 类，如下表：

st_mode 权限表示宏	含义
S_IRUSR S_IWUSR S_IXUSR	文件所有者读权限 文件所有者写权限 文件所有者执行权限
S_IRGRP S_IWGRP S_IXGRP	同组用户读权限 同组用户写权限 同组用户执行权限
S_IROTH S_IWOTH S_IXOTH	其它用户读权限 其它用户写权限 其它用户执行权限

可以 ls 命令或 stat 命令可以查看到文件的这 9 个访问权限，如下所示：

上面的红线框中， 描述了该文件的 9 个访问权限以及文件类型，例如"-rwxrwxrx"：

最前面的一个字符表示该文件的类型，这个前面给大家介绍过， " - "表示该文件是一个普通文件。

• r 表示具有读权限；
• w 表示具有写权限；
• x 表示具有执行权限；
• -表示无此权限。

当进程每次对文件进行读、写、执行等操作时，内核就会对文件进行访问权限检查，以确定该进程对文件是否拥有相应的权限。而文件的权限检查就涉及到了文件的所有者（st_uid）、文件所属组（st_gid）以及其它用户，当然这里指的是从文件的角度来看；而对于进程来说，参与文件权限检查的是进程的有效用户、有效用户组以及进程的附属组用户。

如何判断权限，首先判断需要进行操作的文件的所有者：

• 如果进程的有效用户 ID 等于文件所有者 ID（st_uid），意味着该进程以文件所有者的角色存在；
• 如果进程的有效用户 ID 并不等于文件所有者 ID，意味着该进程并不是文件所有者身份；但是进程的有效用户组 ID 或进程的附属组 ID 之一等于文件的组 ID（st_gid），那么意味着该进程以文件所属组成员的角色存在，也就是文件所属组的同组用户成员。
• 如果进程的有效用户 ID 不等于文件所有者 ID、并且进程的有效用户组 ID 或进程的所有附属组 ID均不等于文件的组 ID（st_gid） ，那么意味着该进程以其它用户的角色存在。
• 如果进程的有效用户 ID 等于 0（root 用户），则无需进行权限检查，直接对该文件拥有最高权限。

1.3 特殊权限

st_mode 字段中除了记录文件的 9 个普通权限之外，还记录了文件的 3 个特殊权限，也就是图中所表示的 S 字段权限位。

S 字段三个 bit 位中，从高位到低位依次表示文件的 set-user-ID 位权限、 set-groupID 位权限以及 sticky 位权限，如下所示：

特殊权限	含义
S_ISUID	set-user-ID 位权限
S_ISGID	set-group-ID 位权限
S_ISVTX	Sticky 位权限

这三种权限分别使用 S_ISUID、 S_ISGID 和 S_ISVTX 三个宏来表示：

S_ISUID 04000 set-user-ID bit
S_ISGID 02000 set-group-ID bit (see below)
S_ISVTX 01000 sticky bit (see below)

同样，以上数字使用的是八进制方式表示。 对应的 bit 位数字为 1，则表示设置了该权限、为 0 则表示并未设置该权限。三个权限位的作用如下：

• 当进程对文件进行操作的时候、将进行权限检查，如果文件的 set-user-ID 位权限被设置，内核会将进程的有效 ID 设置为该文件的用户 ID（文件所有者 ID） ，意味着该进程直接获取了文件所有者的权限、以文件所有者的身份操作该文件。
• 当进程对文件进行操作的时候、将进行权限检查，如果文件的 set-group-ID 位权限被设置，内核会将进程的有效用户组 ID 设置为该文件的用户组 ID（文件所属组 ID） ，意味着该进程直接获取了文件所属组成员的权限、以文件所属组成员的身份操作该文件。

Linux 系统下绝大部分的文件都没有设置 set-user-ID 位权限和 set-group-ID 位权限，所以通常情况下，进程的有效用户等于实际用户（有效用户 ID 等于实际用户 ID），有效组等于实际组（有效组 ID 等于实际组 ID）。

可以通过 st_mode 变量判断文件是否设置了 set-user-ID 位权限，代码如下：

if (st.st_mode & S_ISUID) {
    //设置了 set-user-ID 位权限
} else {
    //没有设置 set-user-ID 位权限
}

2 目录权限

删除文件、创建文件这些操作也是需要相应权限的，这些权限通过目录获取。目录（文件夹）在 Linux 系统下也是一种文件，拥有与普通文件相同的权限方案（S/U/G/O） ，只是这些权限的含义与文件权限不同。

• 目录的读权限： 可列出（譬如：通过 ls 命令） 目录之下的内容（即目录下有哪些文件）。
• 目录的写权限： 可以在目录下创建文件、删除文件。
• 目录的执行权限： 可访问目录下的文件，譬如对目录下的文件进行读、写、执行等操作。

可以使用 ls 命令查看目录中的文件权限：

要想访问目录下的文件，譬如查看文件的 inode 节点、大小、权限等信息，还需要对目录拥有执行权限。反之，若拥有对目录的执行权限、而无读权限，只要知道目录内文件的名称，仍可对其进行访问，但不能列出目录下的内容（即目录下包含的其它文件的名称）。

要想在目录下创建文件或删除原有文件，需要同时拥有对该目录的执行和写权限。

由此可知，如果需要对文件进行读、写或执行等操作，不光是需要拥有该文件本身的读、写或执行权限，还需要拥有文件所在目录的执行权限。

3 access函数检查文件权限

3.1 access函数简介

文件的权限检查不仅讨论文件本身的权限，还需要涉及到文件所在目录的权限， 只有同时都满足了，才能通过操作系统的权限检查，进而才可以对文件进行相关操作；所以，程序当中对文件进行相关操作之前，需要先检查执行进程的用户是否对该文件拥有相应的权限。可以使用 access 系统调用检查文件权限，函数原型如下：

#include <unistd.h>

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

pathname： 需要进行权限检查的文件路径。
mode： 该参数除了可以单独使用之外，还可以通过按位或运算符" | "组合在一起，可以取以下值：

• F_OK：检查文件是否存在
• R_OK：检查是否拥有读权限
• W_OK：检查是否拥有写权限
• X_OK：检查是否拥有执行权限

返回值： 检查项通过则返回 0，表示拥有相应的权限并且文件存在；否则返回-1，如果多个检查项组合在一起，只要其中任何一项不通过都会返回-1。

3.2 示例程序

下面的程序是一个简单的命令行工具，其功能是检查用户指定的文件是否存在以及是否具备读、写和执行的权限。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc != 2) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s <filename>\n", argv[0]);
        return 1;
    }

    const char *filename = argv[1];

    // 检查文件是否存在
    if (access(filename, F_OK) == -1) {
        perror("File does not exist");
        return 1;
    }

    // 检查文件的读权限
    if (access(filename, R_OK) == -1) {
        fprintf(stderr, "File is not readable.\n");
    }

    // 检查文件的写权限
    if (access(filename, W_OK) == -1) {
        fprintf(stderr, "File is not writable.\n");
    }

    // 检查文件的执行权限
    if (access(filename, X_OK) == -1) {
        fprintf(stderr, "File is not executable.\n");
    }

    // 如果没有错误发生，说明文件具有所有检查的权限
    if (errno == 0) {
        printf("File has all the required permissions.\n");
    }

    return 0;
}

程序首先检查命令行参数的数量是否正确，即程序名称后是否跟有一个文件名。如果参数数量不正确，程序将打印使用说明并退出。如果参数数量正确，程序将使用 access 函数来检查文件的存在性（F_OK）、读权限（R_OK）、写权限（W_OK）和执行权限（X_OK）。如果文件不存在或缺少相应的权限，程序将打印相应的错误信息。如果所有检查都通过，即没有触发任何错误，程序将打印一条消息表明文件具有所有检查的权限，然后正常退出。程序运行结果如下：

3.3 chmod修改文件权限

在 Linux 系统下，可以使用 chmod 命令修改文件权限，该命令内部实现方法其实是调用了 chmod 函数。chmod 函数是一个用于改变文件或目录权限的系统调用。它允许用户设置文件的读（r）、写（w）和执行（x）权限，以及特殊权限，如设置用户ID（setuid，简称suid）和粘滞位（sticky bit）。函数原型如下：

#include <sys/stat.h> 

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

path：指定要改变权限的文件或目录的路径。

mode：指定新的权限模式，与 open 函数的第三个参数一样。权限模式可以通过运算符" | "组合：

• S_IRWXU：为文件所有者设置读、写和执行权限。
• S_IRUSR：为文件所有者设置读权限。
• S_IWUSR：为文件所有者设置写权限。
• S_IXUSR：为文件所有者设置执行权限。
• S_IRWXG：为文件所属组设置读、写和执行权限。
• S_IRGRP：为文件所属组设置读权限。
• S_IWGRP：为文件所属组设置写权限。
• S_IXGRP：为文件所属组设置执行权限。
• S_IRWXO：为其他用户设置读、写和执行权限。
• S_IROTH：为其他用户设置读权限。
• S_IWOTH：为其他用户设置写权限。
• S_IXOTH：为其他用户设置执行权限。
• S_ISUID：设置文件的setuid位。
• S_ISGID：设置文件的setgid位。
• S_ISVTX：设置文件的粘滞位。

下面是使用 chmod 函数的一个示例，其中 chmod 函数传入一个文件名参数，并尝试为该文件设置特定的权限模式。在这个例子中，我们将为文件设置文件所有者的读、写和执行权限。

#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <errno.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
    // 检查是否传入了文件名作为参数
    if (argc != 2) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s <filename>\n", argv[0]);
        return 1;
    }

    const char *filename = argv[1]; // 从参数中获取文件名
    mode_t mode = S_IRUSR | S_IWUSR | S_IXUSR; // 设置文件所有者的读、写和执行权限

    // 使用chmod函数改变文件权限
    if (chmod(filename, mode) == -1) {
        // 如果chmod函数调用失败，打印错误消息
        perror("Failed to change file mode");
        return 1;
    }

    // 如果权限改变成功，打印成功消息
    printf("File mode for '%s' changed successfully.\n", filename);
    return 0;
}

程序同样先检查是否传入了正确的参数数量，即程序名称后跟一个文件名。如果参数数量正确，程序将尝试使用 chmod 函数改变 argv[1] 指定的文件的权限。在这个例子中，设置的权限模式是 S_IRUSR | S_IWUSR | S_IXUSR，这意味着我们将为文件所有者设置读、写和执行权限。如果 chmod 调用失败，perror 将打印错误消息，程序返回状态码1。如果权限改变成功，程序将打印一条成功消息。程序运行结果如下：

3.4 fchmod函数

该函数功能与 chmod 一样，参数略有不同。 fchmod()与 chmod()的区别在于使用了文件描述符来代替文件路径，就像是 fstat 与 stat 的区别。函数原型如下所示：

#include <sys/stat.h>

int fchmod(int fd, mode_t mode);

使用了文件描述符 fd 代替了文件路径 pathname，其它功能都是一样的。
 

4 umask 函数

4.1 umask简介

umask（用户文件创建掩码，User File Creation Mask）用于决定新创建的文件和目录的默认权限，umask 定义了文件系统创建文件或目录时默认应该屏蔽掉的权限位。

前面提到，文件和目录的权限可以用三位八进制数来表示，分别对应所有者（user）、所属组（group）和其他用户（others）的读（r）、写（w）和执行（x）权限。例如，一个文件的权限 755 表示：

• 所有者有读、写和执行权限（7）
• 所属组有读和执行权限（5）
• 其他用户有读和执行权限（5）

umask 值定义了这些权限位中哪些应该被设置为“关闭”（即不允许）。umask 的值也是用八进制数表示的，但它的含义是相反的：umask 中的每个位表示应该从默认权限中减去相应的权限。例如，如果 umask 设置为 022：

• 对于文件，这将从默认权限 666（可读可写）中减去 022，结果为 644（可读可写，但不可执行）。
• 对于目录，这将从默认权限 777（可读可写可执行）中减去 022，结果为 755（可读可写可执行，但组和其他用户不可写入）。

umask 的默认值通常是 022，这意味着新创建的文件默认没有执行权限，新创建的目录默认不允许组和其他用户写入。

在Linux系统中，umask（用户文件创建掩码）函数用于设置或获取当前进程的文件模式创建掩码。这个掩码决定了新创建的文件和目录的默认权限。函数原型：

#include <sys/stat.h> 

mode_t umask(mode_t mask);

mask：一个 mode_t 类型的值，用来设置新的umask值。这个值通常由 S_IRWXU（用户读、写、执行）、S_IRWXG（组读、写、执行）和 S_IRWXO（其他用户读、写、执行）的组合来表示，但是用它们的补码来表示。例如，如果你想设置文件默认没有写权限，目录默认没有写和执行权限，你可以使用 022 作为掩码值。

4.2 示例程序

代码演示了如何使用 umask 函数来获取和修改进程的文件创建掩码。

#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>

int main() {
    // 获取当前umask值
    mode_t current_umask = umask(0); // 设置umask为0，获取当前值

    // 打印当前umask值
    printf("Current umask: %04o\n", current_umask);

    // 设置新的umask值，这里设置为022，即组和其他用户默认没有写权限
    mode_t new_umask = umask(S_IRWXG | S_IRWXO);

    // 创建一个文件，将应用新的umask值
    FILE *file = fopen("testfile.txt", "w");
    if (file == NULL) {
        perror("Failed to open file");
        return 1;
    }
    fputs("Hello, World!\n", file);
    fclose(file);

    // 打印新的umask值
    printf("New umask: %04o\n", new_umask);

    // 可以恢复原来的umask值
    umask(current_umask);

    return 0;
}

程序首先通过调用 umask(0) 获取当前的umask值，并打印出来。然后，它将umask设置为 022，这意味着新创建的文件将默认不授予组和其他用户写权限。在这个umask值下，程序创建并写入一个名为 testfile.txt 的文件。之后，程序打印出新的umask值，并最终通过再次调用 umask 用之前的值恢复原始的umask设置。程序运行结果如下：