linux 应用编程————三、文件属性

一、linux 中各种文件类型

1、普通文件（ - regular file ）

• 文本文件（将 0101 的数字按照一定编码，变得能让人看懂）

文件中的内容是由文本构成的，文本指的是ASCII码字符。文件里的内容本质上都是数字（不管什么文件内容本质上都是数字，因为计算机本身只有0和1），而文本文件中的数字本身应该被理解为这个数字对应的ASCII码。常见的有**.c文件、.h文件、.txt文件**等都是文本文件。文本文件的好处就是可以被人轻松读懂和编写。所以说文本文件天生为人类发明的。

• 二进制文件(编译生成的可执行文件)

二进制文件中存储的本质也是数字，只不过这些数字并不是文字的编码数字，而是真正的数字。常见的可执行文件（gcc编译生成的a.out，arm-linux-gcc编译链接生成的.bin）都是二进制文件。

总结：
从本质上看，文本文件和二进制文件并没有二进制文件。都是在一个文件里存放了数字。
区别就是理解方式不同，如果把这些数字就当作数字处理则就是二进制文件，如果把这些数字按照某种编码格式去解码成文本字符，则就是文本文件。

问：我们如何知道一个文件是文本文件还是二进制文件呢？
在Linux系统层面是不区分这两个的（譬如open、read、write等方法操作文本文件和二进制文件时一点区别都没有），所以我们无法从文件本身准确知道文件属于哪一种，我们只能本来就知道这个文件的类型然后用这个文件的用法去用他。有时候会用一些后缀名来人为的标记文件的类型。

使用文本文件时，常规用法就是用文本文件编辑器去打开它、编辑它。常见的文本文件编辑器如vim、gedit、notepad++、sourceinsight等，我们用这些文本文件编辑器去打开文件的时候，编辑器会read读出文件二进制数字内容，然后按照编码格式去解码将其还原成文字展现给我们。

问：如果用文本文件编辑器去打开一个二进制文件会如何？
这时候编辑器就以为这个二进制文件还是文本文件，然后试图去将其解码成文字，但是解码过程中很多数字并不对应有意义的文字所以成了乱码。

问：如果用二进制阅读工具去打开一个文本文件如何？
得出的就是文本文件对应的二进制的编码。

2、目录文件（ d 　　directory ）

目录就是文件夹，文件夹在Linux中 也是一种文件，不过是特殊文件。
用vi打开一个文件夹就能看到，文件夹其实就是一种特殊文件，里边存的内容包括这个文件的路径还有文件夹里边的文件列表。

(kong 文件当中包含 1.txt,2.c,kong 三个文件)

但是文件夹这种文件比较特殊，本身并不适合用普通的方式来读写。Linux中是使用特殊的一些API来专门读写文件夹的。

3、设备文件（c , b）

设备文件包括：

字符设备文件（c 　　character）

块设备文件（b　　block）。

设备文件对应的是硬件设备，也就是说这个文件虽然在文件系统中存在，但是并不是真正存在于硬盘上的一个文件，而是文件系统虚拟制造出来的（叫做虚拟文件系统，如/dev /sys /proc等）

虚拟文件系统中的文件大多数不能或者说是不用直接读写的，而是用一些特殊的API产生或者使用的。

4、管道文件（p　　pipe）

管道在Linux中是一种通信手段，在通信的时候需要建立管道文件作为辅助。

5、套接字文件（s 　　socket）

在上网的时候需要建立套接字文件

6、符号链接文件（l　　link）

类似于Windows中的快捷方式，包括硬链接、软连接等等。

二、常用文件属性获取

什么是文件属性：

利用 stat 函数可以看到，文件名，文件大小，在硬盘什么位置，文件权限等等这都是文件属性。

Blocks：占用多少个块
IO Block： 之前讲的在应用层有一个缓冲机制， 此处代表凑够 1024 个字节，进行一次 IO 读写
Device ：指这个文件对应的设备，（18h/24d 可能代表设备名，或者块名那一类）
Inode ： 静态文件存储在硬盘当中的标识。
Access：可访问性：
A time: 最后一次访问的时间
Modify: 表示修改文件里面的内容
Change：表示更改了一次文件的权限

1、stat、fstat、lstat API简介

文件属性信息查看的API有三个：stat、fstat、lstat，三个作用一样，参数不同，细节略有不同。

int stat(const char *path, struct stat *buf);
  	 分析这个函数：
 	 const char *path ： 输入型参数，表示这个参数在这个函数当中不会改变。
	 struct stat *buf ： 输出型参数，这个结构体在这个函数当中会被填充。
     总结: 输入文件名（const char *path），输出文件属性（struct stat *buf）


   int fstat(int fd, struct stat *buf);
   int lstat(const char *path, struct stat *buf);

fstat和stat的区别是：

stat是从文件名出发得到文件属性信息结构体，而fstat是从一个已经打开的文件fd出发得到一个文件的属性信息。
所以用的时候如果文件没有打开（我们并不想打开文件操作而只是希望得到文件属性）那就用stat，
如果文件已经被打开了然后要属性那就用fstat效率会更高

stat是从磁盘去读取文件的，而fstat是从内存读取动态文件的。

lstat 和 stat/fstat的差别在于：

对于符号链接文件，stat和fstat查阅的是符号链接文件指向的文件的属性，而lstat查阅的是符号链接文件本身的属性。

2、struct stat结构体简介

   struct stat 
   {
    
    
       dev_t     st_dev;     /* ID of device containing file */
       ino_t     st_ino;     /* inode number */
       mode_t    st_mode;    /* protection */
       nlink_t   st_nlink;   /* number of hard links */
       uid_t     st_uid;     /* user ID of owner */
       gid_t     st_gid;     /* group ID of owner */
       dev_t     st_rdev;    /* device ID (if special file) */
       off_t     st_size;    /* total size, in bytes */
       blksize_t st_blksize; /* blocksize for filesystem I/O */
       blkcnt_t  st_blocks;  /* number of 512B blocks allocated */
       time_t    st_atime;   /* time of last access */
       time_t    st_mtime;   /* time of last modification */
       time_t    st_ctime;   /* time of last status change */
   };

3、利用 stat 函数来，显示一些自己想要的文件属性。

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

#define NAME "1.txt"

int main(void)
{
    
    
	int ret = -1;
	struct stat buf;
	
	memset(&buf, 0, sizeof(buf));		// memset后buf中全是0
	ret = stat(NAME, &buf);				// stat后buf中有内容了
	if (ret < 0)
	{
    
    
		perror("stat");
		exit(-1);
	}
	// 成功获取了stat结构体，从中可以得到各种属性信息了
	printf("inode = %d.\n", buf.st_ino);
	printf("size = %d bytes.\n", buf.st_size);
	printf("st_blksize = %d.\n", buf.st_blksize);
	
	return 0;
}

4、利用 stat 来判断文件类型

• 文件属性中的文件类型标志在 struct stat结构体的mode_t st_mode元素中，这个元素其实是一个按位来定义的一个位标志（有点类似于ARM CPU的CPSR寄存器的模式位定义）。

• 利用 man 手册当中特定的宏，来确定这个文件到底是什么文件。譬如S_ISREG宏返回值是1表示这个文件是一个普通文件，如果文件不是普通文件则返回值是0.
  

理解英文： s_isreg：is regular？ 都是缩写

实验代码：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>


#define NAME "1.txt"

int main(void)
{
    
    
	int ret = -1;
	struct stat buf;
	
	memset(&buf, 0, sizeof(buf));		// memset后buf中全是0
	ret = stat(NAME, &buf);				// stat后buf中有内容了
	if (ret < 0)
	{
    
    
		perror("stat");
		exit(-1);
	}	
	// 判断这个文件属性
	//int result = S_ISREG(buf.st_mode);        //判断是否为普通文件，是则返回1，不是返回0
	int result = S_ISDIR(buf.st_mode);           //判断是否为目录文件，是则返回1，不是返回0
	printf("result = %d\n", result);
	return 0;
}

结果：

三、linux 当中的文件权限（以及详解）

linux 当中并没有给文件权限测试提供宏操作，而只是提供了位掩码，所以我们只能用位掩码自己来判断。

重点还是： struct stat 里面的 st_mode 元素， 这个元素本质是 unsigned int （32位数字）。

• st_mode 当中记录的文件权限位和文件类型
  
  使用规则：（需要自己回头查找）

1、linux 当中使用 ls -l 来显示文件权限

user(属主权限)： 创建这个文件的用户，在 aston 用户下创建的文件。
group（属组权限）：属组（不太清楚），好像一般和属主相同。
other（其他用户权限）：既不是属主 也不是属组。

2、文件操作时的权限检查规则

思考：当一个可执行文件 a.out 在执行的时候，内部程序尝试访问文件，这时可执行程序扮演什么角色？

答案：主要看 a.out 可执行程序，在哪个用户下被执行。
若在 test 用户下执行，访问的属主和属组都是 aston 的文件，那么这个 a.out 在这个文件看来就是其他用户（other）。

代码测试：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>

       
#define NAME "1.txt"

int main(int argv,char *argv[])
{
    
    
	int fd1 = -1;

	fd1 = open(NAME, O_RDONLY);  // O_RDONLY :表示这个有可读权限,如果没有可读权限就会打开失败
	if(fd1 > 0)
	{
    
    
	printf("可读\n");
	}
	
	fd1 = open(NAME, O_WRONLY);  // O_WRONLY :表示这个有可读权限，如果没有可写权限也会打开失败
	if(fd1 > 0)
	{
    
    
	printf("可读\n");
	}
	
	return 0;
}

• 情况一：在 aston 用户下，执行程序访问 1.txt，这时候扮演 user 的角色，就是这个文件的属主在访问他，所以看前三个标志。（可读，可写）
• 情况二：在 aston 用户下，执行程序访问 2.txt，这时候扮演 other 的角色，就是其他用户在访问这个文件，所以看后三个标志。（只是可写）
  

3、access函数检查权限设置

举例: windows 系统下，有很多软件只有在管理员模式下才可以正常进行使用。然而在使用的时候也没有提醒我们要不要使用管理员模式。
缺点：在使用之前没有添加检查目前用户有没有访问权限的代码。
解决：使用 access 函数可其进行测试。

• 函数原型

int access(const char *pathname, int mode);
参数：
const char *pathname ：文件名称
int mode ：检测各种权限有: F_OK , R_OK , W_OK, X_OK
 F_OK tests for the existence of the file.
 R_OK, W_OK, and X_OK test whether the file exists and grants read, write, and  execute  permissions,
返回值：
 On  success zero is returned.
 On error -1 is returned, 

• 代码测试

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

//#define NAME "1.txt"
int main(int argc, char *argv[])
{
    
    
	int ret = -1;
	ret = access(argv[1],F_OK);
	if(ret == 0)
		printf("file exsit\n");
	else 
	{
    
    
		printf("please to creat\n");
		_exit(-1);
	}
	
	
	ret = access(argv[1],R_OK);
	if(ret == 0)
		printf("file can be read\n");
	else 
	{
    
    
		printf("the file havn't read permission\n");
	}	
	
	ret = access(argv[1],W_OK);
	if(ret == 0)
		printf("file can be write\n");
	else 
	{
    
    
		printf("the file havn't write permission\n");
	}	
	
	ret = access(argv[1],X_OK);
	if(ret == 0)
		printf("file can be executed \n");
	else 
	{
    
    
		printf("the file havn't execute permission\n");
	}	
	return 0;
}

4、chmod 和 chown

chowm 修改文件的 属主或者 属组
chmod 修改 user group and other 对这个文件的权限（read write execute）
注：chmod 只有 root 用户才可以使用

• chmod 既是linux命令 也是 linux的API

#include <sys/stat.h>
int chmod(const char *path, mode_t mode);

参数：
const char *path ：文件名
mode_t mode ：参数
S_IRUSR ：set read usr ,给 usr 添加read 权限
S_IWUSR ：set write usr ,给 usr 添加write 权限
案例：
chmod("1.txt",S_IRUSR  | S_IWUSR ); usr or operation

补充：chmod命令（linux 命令）的使用：

• chmod函数（linux API）的使用

#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
int main(int argc, char **argv)
{
    
    
	int ret = -1;
	if (argc != 2)
	{
    
    
		printf("usage: %s filename\n", argv[0]);
		return -1;
	}
	
	ret = chmod(argv[1], S_IRUSR | S_IWUSR | S_IXUSR | S_IRGRP | S_IWOTH);  //设置属主对文件有可读可写可执行权限
	if (ret < 0)                                     //属主所在的组对文件有可读权限，其他用户对文件有可操作权限
	{
    
    
		perror("chmod");
		return -1;
	}
	
	return 0;
}

注：我们这里只给了 usr 用户的权限。

• chown命令（linux 命令）的使用

chown [–R] 属主名 文件名
chown [-R] 属主名：属组名 文件名

• 只修改属主
  
• 既修改属主，也修改属组
  
  

5、umask （文件权限掩码）

umask 是linux 系统当中维护的一个全局设置，

引入：新创建的文件默认的权限是什么？（实际操作显示这样）

利用 umask 可以看出是 0022

将 umask 修改为 0044


总结：当为 2 的时候，对应的w被屏蔽。 当为 4 的时候，对应的 r 位被屏蔽。
然后分别改为 0077（全部不允许） 和 0000（全部允许） 的时候。

为了安全考虑，一般文件不具备执行权限，只有编译生成的可执行文件才具有可执行权限。

四、读取目录文件

1、Opendir 和 readfir函数

• 函数模型

DIR *opendir(const char *name);
   const char *name： 要打开的目录文件
   DIR *  ： 返回的文件指针

struct dirent *readdir(DIR *dirp);
	DIR *dirp: 就是使用 opendir 函数返回的指针
	返回一个结构体指针
     struct dirent {
    
    
               ino_t          d_ino;       /* inode number */
               off_t          d_off;       /* not an offset; see NOTES */
               unsigned short d_reclen;    /* length of this record */  （目录长度）
               unsigned char  d_type;      /* type of file; not supported
                                              by all filesystem types */ （文件类型）
               char           d_name[256]; /* filename */				（文件名字）

           			}

1、opendir打开一个目录后得到一个DIR类型的指针给readdir使用
2、readdir函数调用一次就会返回一个struct dirent类型的指针，这个指针指向一个结构体变量，这个结构体变量里面记录了一个目录项（所谓目录项就是目录中的一个子文件）。

注：一个文件夹下有 8 个文件，我们每调用一次只返回一个该文件下的子文件信息，所以我们一共需要调用 8次。
readdir函数内部户记住哪个目录项已经被读过了哪个还没读，所以多次调用后不会重复返回已经返回过的目录项。
当readdir函数返回NULL时就表示目录中所有的目录项已经读完了。

• 代码实践

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


int main(int argc, char **argv)
{
    
    
	DIR *pDir = NULL;
	struct dirent * pEnt = NULL;
	unsigned int cnt = 0;
	
	if (argc != 2)
	{
    
    
		printf("usage: %s dirname\n", argv[0]);
		return -1;
	}
	
	pDir = opendir(argv[1]);
	if (NULL == pDir)
	{
    
    
		perror("opendir");
		return -1;
	}
	
	while (1)
	{
    
    
		pEnt = readdir(pDir);
		if(pEnt != NULL)
		{
    
    
			// 还有子文件，在此处理子文件
			printf("name：[%s]	,", pEnt->d_name);
			cnt++;
			if (pEnt->d_type == DT_REG)
			{
    
    
				printf("是普通文件\n");
			}
			else
			{
    
    
				printf("不是普通文件\n");
			}
		}
		else
		{
    
    
			break;
		}
	};
	printf("总文件数为：%d\n", cnt);
	
	return 0;
}

2、可重入函数引入

(1)有些函数是可重入的有些是不可重入的，至于具体用法读者自行去百度查阅。
(2)readdir函数和我们前面接触的一些函数是不同的，首先readdir函数直接返回了一个结构体变量指针，因为readdir内部申请了内存并且给我们返回了地址。多次调用readdir其实readir内部并不会重复申请内存而是使用第一次调用readdir时分配的那个内存。这个设计方法是readdir不可重入的关键。
(3)readdir在多次调用时是有关联的，这个关联也标明readdir函数是不可重入的。
(4)库函数中有一些函数当年刚开始提供时都是不可重入的，后来意识到这种方式不安全，所以重新封装了C库，提供了对应的可重复版本（一般是不可重入版本函数名_r）