linux学习笔记之文件结构和函数

一、基础介绍。

1：文件的构成。

　　1，首先声明，这里的文件和目录，仅仅表示普通的文件和目录。不代表设备，管道等特殊形式的文件（UNIX把它们也当作文件处理）。

　　2，目录的构成：v节点编号和文件名。

　　　　1）v节点：文件系统相关的节点。文件类型，各类文件操作函数指针。但目录中包含的是节点编号，不是节点本身。

　　3，文件的构成：v节点和i节点。

　　　　1）i节点：文件所有者，长度，磁盘实际所在位置指针等。

　　　　2）linux中，没有v节点，只有两个i节点。一个和文件系统相关，一个无关。

　　　　3）链接文件的实际内容（数据块数据）为实际文件的文件名。

2：文件描述符：在进程中，用来搜索文件的索引值。

　　1，进程查找文件需要：记录表，文件表，V节点表。

　　　　1）每个进程都会有一张记录表。文件描述符占用记录标中的一项。每一项会对应一个文件表的指针。

　　　　2）文件表：记录文件状态，当前偏移量，v节点指针。

　　　　　　1.文件状态表示：读写，添写，同步，阻塞...

　　2，通过文件描述符查找文件的流程。

　　　　1）通过文件描述符 —— 文件表 —— 找到v节点 —— 找到数据i节点。

　　3，描述符是数值上为 非负整数。

　　3，标准输入，标准输出，标准错误通常占用0，1，2这3个端口。很多shell和应用程序都默认支持此规则。所以如果更改此规则可能会导致系统和程序无法使用。

文件               对应描述符          POSIX的宏（include<unistd.h>） 
standard input、   0　　　　　　　　　　STDIN_FILENO
standard output    1　　　　　　　　　　STDOUT_FILENO
standard error     2　　　　　　　　　　STDERR_FILENO

　　4，宏OPEN_MAX 定义了最大打开文件数。描述符最大值为：OPEN_MAX-1

二、相关操作函数。

1：函数列表。

1 打开文件
　　open(const char *path, int oflag, mode_t mode);
　　openat(int fd, const char *path, int oflag, mode_t mode);
　　// 1 fd：文件描述符。当openat函数第二参数path为相对路径时使用。得到相对路径的前置路径。
　　// 2 oflag：有5个基本常量参数（不可多选），以及一些可选常量参数。
　　// 3 openat函数使用：可以使用相对路径来访问文件，使函数更为灵活。
2 创建/删除一个文件
　　creat(const char *path, mode_t mode ), close( int fd )
　　// 1 creat函数等效于open(path, O_WRONLY| O_CREAT | O_TURNC, mode )
　　// 2 关闭文件时，还会释放该进程在文件上添加的记录锁。
　　// 3 当进程结束时，内核会自动关闭关联文件。
3 读/写 文件
　　size_t read( int fd, void *buf, size_t nbytes );
　　size_t write( int fd, const void *buf, size_t nbytes );
　　// 1 read函数中返回值为 读到的字数， 第二参数保存 读到的字符的起始位置的指针。
　　// 2 两个函数出错时，返回值为-1。
　　// 3 write函数仅将数据写入缓存。写入磁盘时间由系统控制。如期望立即写入，需要设置：O_SYNC。
4 设置文件偏移量（针对已打开文件）
　　lseek( int fd, off_t offset, int whence )
　　// 1 whence有三个选项：SEEK_SET / CUR / END 分别表示 偏移量从  开始处 / 当前为指 / 结束点  开始。
　　// 2 部分操作系统默认： SEEK_SET / CUR / END 分别为 0 / 1 / 2。
5 复制现有的文件描述符。
　　int dup( int fd );
　　int dup2( int fd, int fd2 );
　　// 1 需要包含"unistd.h"头文件
　　// 2 复制一个现有文件描述符 到 当前最小空余的文件描述符位。
6 将缓存区写入磁盘
　　// 默认保存在缓冲区，等待内核写入。
　　int sync( int fd );  // 发送写入指令，但不等待写返回。
　　int fsync( int  fd ); //发送写入指令，并等待返回。
　　int fdatasync( int fd ); //仅更新数据部分，不更新文件属性。
7 设置文件属性（针对已打开文件）
　　int fcntl( int fd, int cmd, int arg )
　　// 1 复制一个已有描述符。
　　// 2 get/set 文件描述符/文件状态标志/异步IO所有权/记录锁。
　　// 3 修改 文件描述符/文件状态标志位时，注意先获取，确定正确，再赋值。防止出错。
8 获取文件相关信息。
　　int stat( const char *restrict pathname, struct stat *restrict buf )
　　int fstat( int fd, struct stat *restrict 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 )
　　// 1 结构体 stat 保存 文件有关的信息。
　　// 2 fstatat函数根据 参数flag 来决定具体作用。是上三种函数的集合体。
　　// 3 lstat可以用来获取 符号链接 类型的文件的信息。
9 检测实际用户/组对文件的权限。
　　int access( const char *pathname, int mode )
　　int faccssat( int fd, const char *pathname, int mode, int flag )
　　// 1 return : success is 0, failure is -1
　　// 2 通常是因为设置ID，导致有效ID和实际ID不同时，才会使用。
　　// 3 faccessat函数的 参数flag 设置为 AT_EACCESS 时，检测的是有效ID 而非实际。
10 j

30：umask函数：设置屏蔽字。进程创建一个文件时，使用此屏蔽字来确定该文件的读写权限。

　　1，函数原型：mode_t umask( mode_t cmask );

　　2，例：用户写 置位，则创建的文件， 用户没有写权限。

　　3：linux的shell指令中，有umask此命令。可以用来查看默认的置位情况。用四个8进制表示。

　　　　1，第一位用来表示文件类型（目录，文件或其他）

　　　　2，第二为用户权限，三为组，四为其他组。

31：chmod, fchmod, fchmodat函数：更改现有文件权限。

　　1，函数原型。

　　　　1）int chmod( const char* pathname, mode_t mode )

　　　　2）int fchmod( int fd, mode_t mode )

　　　　3）int fchmodat( int fd, const char *pathname, mode_t mode, int flag )

　　2，flag 为 AT_SYMLINK_NOFOLLOW时，函数不跟随符号链接。

　　3，可在执行时，设置用户/组ID。

34：chown, fchown, fchownat, lchown函数：更改用户/组ID

　　1，函数原型：

　　　　1）int chown( const char *pathname, uid_t owner, gid_t group )

　　　　2）int fchown( int fd, uid_t owner, gid_t group )

　　　　3）int fchownat( int fd, const char* pathname, uid_t owner, gid_t group, int flag )

　　　　4）int lchown( const char* pathname, uid_ owner, gid_t group )

　　2，lchown用来更改符号链接本身的ID。（或flag为AT_SYMLINK_NOFOLLOW）

　　3，一般而言，指用root用户可以更改一个文件的所有者。具体系统对此的要求不明。

36：truncate, ftruncate函数：将文件截断为固定大小。

　　1，函数原型：

　　　　1）int truncate( const char* pathname, off_t length )

　　　　2）int ftruncate( int fd, off_t length )

38：link, linkat, unlink, unlinkat, remove函数：增加/删除文件链接。

　　1，函数原型：

　　　　1）int link( const char* existingpath, const char* newpath)

　　　　2）int linkat( int efd, const char* existingpath, int nfd, const char* newpath, int flag)

　　　　3）int unlink( const char* pathname)

　　　　4）int unlinkat( int fd, const char *pathname, int flag)

　　　　5）int remove( const char* pathname )

　　2，删除文件需求：链接计数器为0，文件为关闭状态。

　　　　1）当由进程打开文件时，文件无法被删除。

　　　　2）流程：关闭一个文件时，内核首先检查打开文件的进程个数；如果计数为0，内核再检查其链接计数，如果链接计数也为0，则删除该文件。

　　　　3）该特性可以用来保证，临时文件不会被遗留下来。（因为进程关闭后，两个计数都为0）。

39：rename/at函数：对文件重命名。

　　1，函数原型：

　　　　1）int rename( const char *oldname, const char* newname )

　　　　2）int renameat( int oldfd, const char *oldname, int newfd, const char* newname )

　　2，不能对文件 ‘.’/‘..’ 两个文件进行重命名。

40：symlink/at函数：创建一个符号链接。

　　1，函数原型：

　　　　1）int symlink(const char *actualpath, const char *sympath )

　　　　2）int symlinkat(const char *actualpath, int fd, const char *sympath )

41：readlink/at函数：读取符号链接本身（不索引实际文件）,并且读取链接中的内容（即文件名）。

　　1，函数原型：

　　　　1）ssize_t readlink( const char *restrict pathname, char *restrict buf )

　　　　2）ssize_t readlinkat( int fd,  const char *restrict pathname, char *restrict buf, size_t bufsize )

43：futimens, utimensat, utimes函数：更改一个文件的访问和修改时间。

　　1，函数原型：

　　　　1）int futimens( int fd, const struct timespac time[2] )

　　　　2）int utimensat( int fd, const char *path, const struct timespac times[2], int flag)

　　　　3）int utimes( const char* pathname, const struct timeval times[2] )

　　2，time参数中，第一个为访问时间，第二个为修改时间。

44：mkdir, mkdirat, rmdir函数：创建/删除目录

　　1，函数原型：

　　　　1）int mkdir( const char* pathname, mode_t mode)

　　　　2）int mkdirat( int fd, const char* pathname, mode_t mode)

　　　　3）int rmdir( const char *pathname )

　　2，需注意，rmdir的执行规则（进程打开计数，链接计数等）。

45：chdir, fchdir, getcwd函数：更改当前工作目录（默认目录）。

　　1，函数原型：

　　　　1）int chdir( const char * pathname );

　　　　2）int fchdir( int fd );

　　　　3）char* getcwd( char *buf, size_t size );  //通过 相对路径 得到 绝对路径。

46：fwide函数：设置流的定向。

　　1，函数原型：int fwide( FILE *fp, int mode );

2：历史遗留问题：高编3章后习题无法理解。待看完后重新尝试解决。