3 文件和目录

3.1 stat、fstat、lstat 函数

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

//三个函数的返回：若成功则为 0，若出错则为-1
int stat(const char *pathname, struct stat *buf) ;
int fstat(int filedes,struct stat * buf) ;
int lstat(const char *pathname, struct stat * buf) ;

给定一个pathname，stat函数返回一个与此命名文件有关的信息结构， fstat函数获得已在描述符filedes上打开的文件的有关信息。lstat函数类似于stat，但是当命名的文件是一个符号连接时， lstat返回该符号连接的有关信息，而不是由该符号连接引用的文件的信息。

struct stat 
{
    mode_t  st_mode;      /* file type & mode(permissions) */
    ino_t   st_ino;       /* i-node number (serial number) */
    dev_t   st_dev;       /* device number (filesystem) */
    dev_t   st_rdev;      /* device number for special files */
    nlink_t st_nlink      /* number of links */
    uid_t   st_uid;       /* user id of owner */
    gid_t   st_gid;       /* group id of owner */
    off_t   st_size;      /* size in bytes, for regular files */
    time_t  st_atime;     /* time of last access */
    time_t  st_mtime;     /* time of last modification */
    time_t  st_ctime;     /* timer of last file status change */
    long    st_blksize;   /* best I/O block size */
    long    st_blocks;    /* number of 512-byte block allocated */
}

3.2 文件类型

（1）普通文件(regular file)。这是最常见的文件类型，这种文件包含了某种形式的数据。

（2）目录文件(directory file)。这种文件包含了其他文件的名字以及指向与这些文件有关信息的指针。对一个目录文件具有读许可权的任一进程都可以读该目录的内容，但只有内核可以写目录文件。

（3）字符特殊文件(character special file)。这种文件用于系统中某些类型的设备。

（4）块特殊文件(block special file)。这种文件典型地用于磁盘设备。系统中的所有设备或者是字符特殊文件，或者是块特殊文件。

（5）FIFO。这种文件用于进程间的通信，有时也将其称为命名管道。

（6）套接字(socket )。这种文件用于进程间的网络通信。套接口也可用于在一台宿主机上的进程之间的非网络通信。

（7）符号连接(symbolic link)。这种文件指向另一个文件。

宏确定文件类型：

<sys/stat.h>中的文件类型宏
宏	文件类型
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FIFO
S_ISLNK()	符号连接
S_ISSOCK()	套接字

3.3 文件存储许可权

st_mode值也包含了对文件的存取许可权位。每个文件有9个存取许可权位，可将它们分成三类：

来源于<sys/stat.h>
st_mode屏蔽	意义
S_IRUSR	用户-读
S_IWUSR	用户-写
S_IXUSR	用户-执行
S_IRGRP	组-读
S_IWGRP	组-写
S_IXGRP	组-执行
S_IROTH	其他-读
S_IWOTH	其他-写
S_IXOTH	其他-执行

3.4 access函数

access函数是按实际用户ID和实际组ID进行存取许可权测试的。

#include <unistd.h>

//返回：若成功则为0，若出错则为-1
int access(const char *pathname, int mode) ;

其中，mode是表中所列常数的逐位或运算。

access函数的mode常数，取自<unistd.h>
mode	说明
R_OK	测试读许可权
W_OK	测试写许可权
X_OK	测试执行许可权
F_OK	测试文件是否存在

3.5 umask函数

umask函数为进程设置文件方式创建屏蔽字，并返回以前的值。

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

//返回：以前的文件方式创建屏蔽字
mode_t umask(mode_t cmask) ;

3.6 chmod和fchmod函数

这两个函数使我们可以更改现存文件的存取许可权。

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

//两个函数返回：若成功则为0，若出错则为-1
int chmod(const char * pathname, mode_t mode) ;
int fchmod(int filedes, mode_t mode) ;

chmod函数在指定的文件上进行操作，而fchmod函数则对已打开的文件进行操作。

3.7 chown, fchown和lchown函数

chown函数可用于更改文件的用户ID和组ID.

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

//三个函数返回：若成功则为 0，若出错则为-1
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) ;

除了所引用的文件是符号连接以外，这三个函数的操作相类似。在符号连接情况下， lchown更改符号连接本身的所有者，而不是该符号连接所指向的文件。

3.8 文件长度

stat结构的成员st_size包含了以字节为单位的该文件的长度。此字段只对普通文件、目录文件和符号连接有意义。

对于普通文件，其文件长度可以是0，在读这种文件时，将得到文件结束指示。

对于目录，文件长度通常是一个数，例如16或512的整倍数。

对于符号连接，文件长度是在文件名中的实际字节数。

3.9 文件截短

有时我们需要在文件尾端处截去一些数据以缩短文件。将一个文件的长度截短为0是一个特例，用O_TRUNC标志可以做到这一点。为了截短文件可以调用函数 truncate和ftruncate。

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

//两个函数返回；若成功则为 0，若出错则为-1
int truncate(const char *pathname, off_t length) ;
int ftruncate(int filedes, off_t length) ;

这两个函数将由路径名 pathname或打开文件描述符 filedes指定的一个现存文件的长度截短为 length。如果该文件以前的长度大于 length，则超过length以外的数据就不再能存取。如果以前的长度短于length，则其后果与系统有关。如果某个实现的处理是扩展该文件，则在以前的文件尾端和新的文件尾端之间的数据将读作0。

3.10 文件系统

可以把一个磁盘分成一个或多个分区。每个分区可以包含一个文件系统。

i节点是固定长度的记录项，它包含有关文件的信息。

如果在忽略自举块和超级块情况下更仔细地观察文件系统，则可以得到下图中所示的情况。

3.11 link,unlink,remove和rename函数

任何一个文件可以有多个目录项指向其 i节点。创建一个向现存文件连接的方法是使用link函数。

#include <unistd.h>

//返回：若成功则为0，若出错则为-1
int link(const char *existingpath, const char * newpath) ;

此函数创建一个新目录项newpath，它引用现存文件existingpath。如若newpath已经存在，则返回出错。

为了删除一个现存的目录项，可以调用unlink函数。

#include <unistd.h>

//返回：若成功则为0，若出错则为-1
int unlink(const char *pathname) ;

此函数删除目录项，并将由pathname所引用的文件的连接计数减1。如果该文件还有其他连接，则仍可通过其他连接存取该文件的数据。如果出错，则不对该文件作任何更改。

可以用 remove函数解除对一个文件或目录的连接。对于文件， remove的功能与 unlink相同。对于目录，remove的功能与rmdir相同。

#include <stdio.h>

//返回：若成功则为0，若出错则为-1
int remove(const char *pathname) ;

文件或目录用rename函数更名。

#include <stdio.h>

//返回：若成功则为0，若出错则为-1
int rename(const char * oldname, const char * newname) ;

3.12 符号链接

符号连接是对一个文件的间接指针，它与上一节所述的硬连接有所不同，硬连接直接指向文件和目录的i节点。引进符号连接的原因是为了避免硬连接的一些限制：

硬连接通常要求连接和文件位于同一文件系统中。
只有超级用户才能创建到目录的硬连接。对符号连接以及它指向什么没有文件系统限制，任何用户都可创建指向目录的符号连接。符号连接一般用于将一个文件或整个目录结构移到系统中其他某个位置。

3.13 symlink和readlink函数

symlink函数创建一个符号连接。

#include <unistd.h>

//返回：若成功则为0，若出错则为-1
int symlink(const char * actualpath, const char * sympath) ;

readlink函数提供了一种方法打开该连接本身，并读该连接中的名字。

#include <unistd.h>

//返回：若成功则为读的字节数，若出错则为- 1
int readlink(const char * pathname, char * buf, int bufsize) ;

3.14 文件的时间

每个文件保持有三个时间字段。

每个文件相关的三个时间值
字段	说明	例子	ls ( 1 )选择项
st_atime	文件数据的最后存取时间	r e ad	- u
st_mtime	文件数据的最后修改时间	w r i te	缺省
st_ctime	i节点状态的最后更改时间	chmod, chown

3.15 utime函数

一个文件的存取和修改时间可以用utime函数更改。

#include <sys/types.h>
#include <utime.h>

//返回：若成功则为0，若出错则为-1
int utime(const char * pathname, const struct utimbuf * times) ;

此函数所使用的结构是：

struct utimbuf {
time_t actime; /*access time*/
time_t modtime; /*modification time*/
}

3.16 mkdir和rmdir函数

用mkdir函数创建目录，用rmdir函数删除目录。

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

//返回：若成功则为0，若出错则为-1
int mkdir(const char * pathname, mode_t mode) ;

//返回：若成功则为0，若出错则为- 
int rmdir(const char * pathname) ;

3.17 读目录

#include <sys/types.h>
#include <dirent.h>

//返回：若成功则为指针，若出错则为NULL
DIR *opendir(const char * pathname) ;

//返回：若成功则为指针，若在目录尾或出错则为NULL
struct dirent *readdir(DIR * dp) ;

void rewinddir(DIR * dp) ;

//返回：若成功则为0，若出错则为-1
int closedir(DIR * dp) ;

定义在头文件<dirent.h>中的dirent结构与实现有关。这个结构至少包含下列两个成员：

struct dirent {
ino_t d_ino; /*i-node number*/
char d_name[NAME_MAX + 1]; /*null-terminated filename*/
}