linux學習筆記之文件結構和函數

 本文參考《UNIX環境高級編程》

 

1、基礎介紹。

1：文件的構成。

　　1，首先聲明，這裏的文件和目錄，表示普通的文件和目錄。不肯定是否能夠應用到：設備，管道等特殊形式的文件（UNIX把它們也看成文件處理）。

　　2，目錄的構成：v節點編號和文件名。

　　　　1）v節點：文件系統相關的節點。文件類型，各種文件操做函數指針。但目錄中包含的是節點編號，不是節點自己。

　　3，文件的構成：v節點和i節點。

　　　　1）i節點：文件全部者，長度，磁盤實際所在位置指針等。

　　　　2）linux中，沒有v節點，只有兩個i節點。一個和文件系統相關，一個無關。

　　　　3）連接文件的實際內容（數據塊數據）爲實際文件的文件名。

2：文件描述符：在進程中，用來搜索文件的索引值。

　　1，進程查找文件須要：記錄表，文件表，V節點表。

　　　　1）每一個進程都會有一張記錄表。文件描述符佔用記錄標中的一項。每一項會對應一個文件表的指針。

　　　　2）文件表：記錄文件狀態，當前偏移量，v節點指針。

　　　　　　1.文件狀態表示：讀寫，添寫，同步，阻塞...

　　2，經過文件描述符查找文件的流程。

　　　　1）經過文件描述符 —— 文件表 —— 找到v節點 —— 找到數據i節點。

　　3，描述符是數值上爲 非負整數。

　　3，標準輸入，標準輸出，標準錯誤一般佔用0，1，2這3個端口。不少shell和應用程序都默認支持此規則。因此若是更改此規則可能會致使系統和程序沒法使用。

文件               對應描述符          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 定義了最大打開文件數。描述符最大值爲：OPEN_MAX-1

 

 

2、相關操做函數。

1：函數列表。

1 打開文件
　　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。當openat函數第二參數path爲相對路徑時使用。獲得相對路徑的前置路徑。
　　// 2 oflag：有5個基本常量參數（不可多選），以及一些可選常量參數。
　　// 3 openat函數使用：可使用相對路徑來訪問文件，使函數更爲靈活。
2 建立/刪除一個文件
　　creat(const char *path, mode_t mode ), close( int fd )
　　// 1 creat函數等效於open(path, O_WRONLY| O_CREAT | O_TURNC, mode )
　　// 2 關閉文件時，還會釋放該進程在文件上添加的記錄鎖。
　　// 3 當進程結束時，內核會自動關閉關聯文件。
3 讀/寫 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函數中返回值爲 讀到的字數， 第二參數保存 讀到的字符的起始位置的指針。
　　// 2 兩個函數出錯時，返回值爲-1。
　　// 3 write函數僅將數據寫入緩存。寫入磁盤時間由系統控制。如指望當即寫入，須要設置：O_SYNC。
4 設置文件偏移量（針對已打開文件）
　　lseek( int fd, off_t offset, int whence )
　　// 1 whence有三個選項：SEEK_SET / CUR / END 分別表示 偏移量從  開始處 / 當前爲指 / 結束點  開始。
　　// 2 部分操做系統默認： SEEK_SET / CUR / END 分別爲 0 / 1 / 2。
5 複製現有的文件描述符。
　　int dup( int fd );
　　int dup2( int fd, int fd2 );
　　// 1 須要包含"unistd.h"頭文件
　　// 2 複製一個現有文件描述符 到 當前最小空餘的文件描述符位。
6 將緩存區寫入磁盤
　　// 默認保存在緩衝區，等待內核寫入。
　　int sync( int fd );  // 發送寫入指令，但不等待寫返回。
　　int fsync( int  fd ); //發送寫入指令，並等待返回。
　　int fdatasync( int fd ); //僅更新數據部分，不更新文件屬性。
7 設置文件屬性（針對已打開文件）
　　int fcntl( int fd, int cmd, int arg )
　　// 1 複製一個已有描述符。
　　// 2 get/set 文件描述符/文件狀態標誌/異步IO全部權/記錄鎖。
　　// 3 修改 文件描述符/文件狀態標誌位時，注意先獲取，肯定正確，再賦值。防止出錯。
8 獲取文件相關信息。
　　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 結構體 stat 保存 文件有關的信息。
　　// 2 fstatat函數根據 參數flag 來決定具體做用。是上三種函數的集合體。
　　// 3 lstat能夠用來獲取 符號連接 類型的文件的信息。
9 檢測實際用戶/組對文件的權限。
　　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 一般是由於設置ID，致使有效ID和實際ID不一樣時，纔會使用。
　　// 3 faccessat函數的 參數flag 設置爲 AT_EACCESS 時，檢測的是有效ID 而非實際。
10 設置屏蔽字。
　　mode_t umask( mode_t cmask );
　　// 1 設置屏蔽字。進程建立一個文件時，使用此屏蔽字來肯定該文件的讀寫權限
　　// 2 使用四個8進制數表示。分別爲：文件類型，用戶權限，組權限，其餘組權限。
11 更改現有文件權限
　　int chmod( const char* pathname, mode_t mode )
　　int fchmod( int fd, mode_t mode )
　　int fchmodat( int fd, const char *pathname, mode_t mode, int flag )
　　// 1 flag 爲 AT_SYMLINK_NOFOLLOW時，函數不跟隨符號連接。
12 更改用戶/組ID
　　int chown( const char *pathname, uid_t owner, gid_t group )
　　int fchown( int fd, uid_t owner, gid_t group )
　　int fchownat( int fd, const char* pathname, uid_t owner, gid_t group, int flag )
　　int lchown( const char* pathname, uid_ owner, gid_t group )
13 設置文件大小。
　　int truncate( const char* pathname, off_t length )
　　int ftruncate( int fd, off_t length )
14 增長/刪除文件連接
　　int link( const char* existingpath, const char* newpath)
　　int linkat( int efd, const char* existingpath, int nfd, const char* newpath, int flag)
　　int unlink( const char* pathname)
　　int unlinkat( int fd, const char *pathname, int flag)
　　int remove( const char* pathname )    // 刪除文件需求：連接計數器爲0，文件爲關閉狀態
　　// 1 當由進程打開文件時，文件沒法被刪除。
　　// 2 流程：關閉一個文件時，內核首先檢查打開文件的進程個數；若是計數爲0，內核再檢查其連接計數，若是連接計數也爲0，則刪除該文件。
　　// 3 該特性能夠用來保證，臨時文件不會被遺留下來。（由於進程關閉後，兩個計數都爲0）。
15 文件重命名
　　int rename( const char *oldname, const char* newname )
　　int renameat( int oldfd, const char *oldname, int newfd, const char* newname )
　　// 1 不能對文件 ‘.’/‘..’ 兩個文件進行重命名。
16 建立一個符號連接
　　int symlink(const char *actualpath, const char *sympath )
　　int symlinkat(const char *actualpath, int fd, const char *sympath )
17 讀取符號連接自己
　　ssize_t readlink( const char *restrict pathname, char *restrict buf )
　　ssize_t readlinkat( int fd,  const char *restrict pathname, char *restrict buf, size_t bufsize )
18 更改文件的訪問和修改時間。
　　int futimens( int fd, const struct timespac time[2] )
　　int utimensat( int fd, const char *path, const struct timespac times[2], int flag)
　　int utimes( const char* pathname, const struct timeval times[2] )
　　// 1 time參數中，第一個爲訪問時間，第二個爲修改時間。
19 建立/刪除目錄
　　int mkdir( const char* pathname, mode_t mode)
　　int mkdirat( int fd, const char* pathname, mode_t mode)
　　int rmdir( const char *pathname )
　　// 1 需注意，rmdir的執行規則（進程打開計數，連接計數等）。
20 更改當前工做目錄(HOME)
　　int chdir( const char * pathname );
　　int fchdir( int fd );
　　char* getcwd( char *buf, size_t size );  //經過 相對路徑 獲得 絕對路徑。 

2：歷史遺留問題：高編3章後習題沒法理解。待看完後從新嘗試解決。