Linux stat函數和stat命令

来源:https://www.cnblogs.com/xiaoshiwang/archive/2019/04/24/10764243.html
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stat函數和stat命令 linux文件里的【inode = index node】解釋：要理解inode必須瞭解磁碟和【目錄項】，inode實際是連接【目錄項】和磁碟的中間物質。 圖裡的大圈代表硬體的磁碟，裡面的小圈代表某個文件存儲在磁碟上了。 【inode = index node】的node ...


stat函數和stat命令

linux文件里的【inode = index node】解釋：要理解inode必須瞭解磁碟和【目錄項】，inode實際是連接【目錄項】和磁碟的中間物質。

  • 圖裡的大圈代表硬體的磁碟，裡面的小圈代表某個文件存儲在磁碟上了。
  • 【inode = index node】的node（承載node信息的結構體是：stat，stat的定義在後面 ）裡面有：
    • 文件大小
    • 文件的最後修改時間
    • 文件的所屬用戶
    • 文件的許可權
    • 硬鏈接計數(ls -l 顯示出來的數字)
    • 塊位置：指定文件存儲在磁碟的具體位置。
  • 下圖中的hello是個普通文件，hello.hard是hello的硬鏈接
  • 文件夾里放的就是每個文件的【目錄項】如下圖，【目錄項】里有：
    • 文件名
    • 該目錄項的大小
    • 文件的類型
    • inode

  • 如何查看文件的【inode】呢？使用【-i】選項

    ls -li 文件名

    執行結果：

    ys@ys-VirtualBox:~/lianxi1$ ls -li hello hello.hard 
3801352 -rw-rw-r-- 2 ys ys 0 4月  24 11:01 hello
3801352 -rw-rw-r-- 2 ys ys 0 4月  24 11:01 hello.hard

    發現hello和hello.hard的inode（3801352）是相同的，也就說明瞭，只在磁碟上存了一份。

  • 如何查看目錄項呢？用emacs或者vim打開目錄（lianxi1），截圖如下。但是看不到文件的【inode】。

1，stat函數：取得指定文件的文件屬性，文件屬性存儲在結構體stat里。

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

int stat(const char *pathname, struct stat *statbuf);
int fstat(int fd, struct stat *statbuf);
int lstat(const char *pathname, struct stat *statbuf);

struct stat 結構體：

struct stat {
               dev_t     st_dev;         /* ID of device containing file */
               ino_t     st_ino;         /* Inode number */
               mode_t    st_mode;        /* File type and mode */
               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;     /* Block size for filesystem I/O */
               blkcnt_t  st_blocks;      /* Number of 512B blocks allocated */

               /* Since Linux 2.6, the kernel supports nanosecond
                  precision for the following timestamp fields.
                  For the details before Linux 2.6, see NOTES. */

               struct timespec st_atim;  /* Time of last access */
               struct timespec st_mtim;  /* Time of last modification */
               struct timespec st_ctim;  /* Time of last status change */

           #define st_atime st_atim.tv_sec      /* Backward compatibility */
           #define st_mtime st_mtim.tv_sec
           #define st_ctime st_ctim.tv_sec
           };

  • st_dev：設備ID，不太常用

  • st_ino：【inode】，【inode】是啥？不知道就看上面關於【inode】的解釋

  • st_mode：文件的類型和許可權，共16位，如下圖。

    • 0-11位控制文件的許可權

    • 12-15位控制文件的類型

    0-2比特位：其他用戶許可權

    3-5比特位：組用戶許可權

    6-8比特位：本用戶許可權

    9-11比特位：特殊許可權

    12-15比特位：文件類型（因為文件類型只有7中，所以用12-14位就夠了

文件類型的巨集如下（下麵的數字是8進位）：

  • S_IFSOCK 0140000 socket
  • S_IFLNK 0120000 symbolic link（軟連接）
  • S_IFREG 0100000 regular file（普通文件）
  • S_IFBLK 0060000 block device（塊設備文件）
  • S_IFDIR 0040000 directory（目錄）
  • S_IFCHR 0020000 character device（字元設備文件）
  • S_IFIFO 0010000 FIFO（管道）
判斷文件類型的函數，返回true，false       
   S_ISREG(stat.st_mode)  is it a regular file?
   S_ISDIR(stat.st_mode)  directory?
   S_ISCHR(stat.st_mode)  character device?
   S_ISBLK(stat.st_mode)  block device?
   S_ISFIFO(m) FIFO (named pipe)?
   S_ISLNK(stat.st_mode)  symbolic link?  (Not in POSIX.1-1996.)
   S_ISSOCK(stat.st_mode) socket?  (Not in POSIX.1-1996.)

文件許可權的巨集如下：

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

       S_IRWXU     00700   owner has read, write, and execute permission
       S_IRUSR     00400   owner has read permission
       S_IWUSR     00200   owner has write permission
       S_IXUSR     00100   owner has execute permission

       S_IRWXG     00070   group has read, write, and execute permission
       S_IRGRP     00040   group has read permission
       S_IWGRP     00020   group has write permission
       S_IXGRP     00010   group has execute permission

       S_IRWXO     00007   others (not in group) have read,  write,  and
                           execute permission
       S_IROTH     00004   others have read permission
       S_IWOTH     00002   others have write permission
       S_IXOTH     00001   others have execute permission

  • st_nlink：硬連接計數

  • st_uid：這個文件所屬用戶的ID

  • st_gid：這個文件所屬用戶的組ID

  • st_rdev：特殊設備的ID，不太常用

  • st_size：文件的大小

  • st_blksize：不明是幹啥的

  • st_blocks：不明是幹啥的

  • struct timespec st_atim：最後訪問的時間

  • struct timespec st_mtim：最後修改的時間

  • struct timespec st_ctim：最後狀態改變的時間

    struct timespec {
  __kernel_time_t tv_sec;  /* seconds */當前時間到1970.1.1 00:00:00的秒數
  long        tv_nsec;    /* nanoseconds *//納秒數（不知道從哪到哪的）
};
1s  秒   = 1000ms 毫秒
1ms 毫秒 = 1000us 微秒
1us 微秒 = 1000ns 納秒

pathname：文件名

返回值：0代表成功；-1代表失敗，並設置error

例子：statbuf是結構體stat，可以看出來st_mode是個10進位的數字。

  • st_mode

    用gdb顯示st_mode，發現返回的st_mode是個10進位的數字，用gdb的【p/o】(o代表用8進位表示)命令把10進位的33204轉換成了8進位的【0100664】，第一個0代筆是8進位，後三位的【100】代表文件類型，從上面的說明可以看出來【100】代表普通文件，最後三位的【664】代表這個文件的許可權（本用戶：rw-，組用戶：rw-，其他用戶：r--）。所以從st_mode里就可以得知文件的類型和許可權設置（只使用了16個比特位，真的好節省空間，牛逼！）

  • st_uid

  • st_gid

    發現st_uid和st_gid是1000，但這個1000怎麼和用戶對應上呢，查看/etc/passwd文件，發現用於ys的uid和gid都是1000，所以就對應上了。

stat命令，是stat函數對應，執行結果如下：

ys@ys-VirtualBox:~/lianxi1$ stat hello
  File: hello
  Size: 11          Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: 801h/2049d  Inode: 3801352     Links: 2
Access: (0764/-rwxrw-r--)  Uid: ( 1000/      ys)   Gid: ( 1000/      ys)
Access: 2019-04-24 17:02:39.199461489 +0800
Modify: 2019-04-24 16:54:16.407461489 +0800
Change: 2019-04-24 17:03:44.927461489 +0800

2，getpwuid函數：返回/etc/passwd文件里指定uid的行，把這一行的信息放入結構體passwd中。雖然返回值是指針，但不需要調用free函數。

#include <sys/types.h>
#include <pwd.h>
struct passwd *getpwnam(const char *name);
struct passwd *getpwuid(uid_t uid);

struct passwd {
  char   *pw_name;       /* username */
  char   *pw_passwd;     /* user password */
  uid_t   pw_uid;        /* user ID */
  gid_t   pw_gid;        /* group ID */
  char   *pw_gecos;      /* user information */
  char   *pw_dir;        /* home directory */
  char   *pw_shell;      /* shell program */
};

3，getgrgid函數：返回/etc/group文件里指定gid的行，把這一行的信息放入結構體group中。雖然返回值是指針，但不需要調用free函數。

#include <sys/types.h>
#include <grp.h>
struct group *getgrnam(const char *name);
struct group *getgrgid(gid_t gid);

struct group {
  char   *gr_name;        /* group name */
  char   *gr_passwd;      /* group password */
  gid_t   gr_gid;         /* group ID */
  char  **gr_mem;         /* NULL-terminated array of pointers
                             to names of group members */
};

4，localtime函數：傳入從stat函數里得到的st_mtim.tv_sec(當前時間到1970.1.1 00:00:00的秒數)，得到結構體tm。雖然返回值是指針，但不需要調用free函數。

#include <time.h>
struct tm *localtime(const time_t *timep);
struct tm {
  int tm_sec;    /* Seconds (0-60) */
  int tm_min;    /* Minutes (0-59) */
  int tm_hour;   /* Hours (0-23) */
  int tm_mday;   /* Day of the month (1-31) */
  int tm_mon;    /* Month (0-11) */
  int tm_year;   /* Year - 1900 */
  int tm_wday;   /* Day of the week (0-6, Sunday = 0) */
  int tm_yday;   /* Day in the year (0-365, 1 Jan = 0) */
  int tm_isdst;  /* Daylight saving time */
};

5，lstat函數：stat碰到軟鏈接，會追述到源文件，穿透；lstat並不會穿透。

例子：模仿ls -l 文件

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <pwd.h>//getpwuid
#include <stdlib.h>
#include <time.h>//localtime
#include <grp.h>//getgrgid

int main(int argc, char* argv[]){

  struct stat sbuf;
  //stat(argv[1], &sbuf);
  lstat(argv[1], &sbuf);

  char str[11] = {0};
  memset(str, '-', (sizeof str - 1));
    
  //文件類型
  if(S_ISREG(sbuf.st_mode))  str[0] = '-';
  if(S_ISDIR(sbuf.st_mode))  str[0] = 'd';
  if(S_ISCHR(sbuf.st_mode))  str[0] = 'c';
  if(S_ISBLK(sbuf.st_mode))  str[0] = 'b';
  if(S_ISFIFO(sbuf.st_mode)) str[0] = 'p';
  if(S_ISLNK(sbuf.st_mode))  str[0] = 'l';
  if(S_ISSOCK(sbuf.st_mode)) str[0] = 's';

  //本用戶的文件許可權
  if(sbuf.st_mode & S_IRUSR) str[1] = 'r';
  if(sbuf.st_mode & S_IWUSR) str[2] = 'w';
  if(sbuf.st_mode & S_IXUSR) str[3] = 'x';
  
  //本用戶的組的文件許可權
  if(sbuf.st_mode & S_IRGRP) str[4] = 'r';
  if(sbuf.st_mode & S_IWGRP) str[5] = 'w';
  if(sbuf.st_mode & S_IXGRP) str[6] = 'x';
  
  //其他用戶的文件許可權
  if(sbuf.st_mode & S_IROTH) str[7] = 'r';
  if(sbuf.st_mode & S_IWOTH) str[8] = 'w';
  if(sbuf.st_mode & S_IXOTH) str[9] = 'x';

  char ymd[20] = {0};
  //取得日期和時間
  struct tm* tm = localtime(&sbuf.st_atim.tv_sec);
  sprintf(ymd, "%2d月  %2d %02d:%02d", tm->tm_mon + 1, tm->tm_mday,
      tm->tm_hour + 1,tm->tm_sec);
    
  //-rw-r--r-- 1 ys ys 134 4月  25 09:21 st2.c
  printf("%s %ld %s %s %ld %s %s\n", str, sbuf.st_nlink,
     getpwuid(sbuf.st_uid)->pw_name, getgrgid(sbuf.st_gid)->gr_name,
     sbuf.st_size, ymd, argv[1]);
  return 0;
}

6，access函數：判斷調用程式的用戶對於指定文件的許可權（可讀？可寫？可執行？）

#include <unistd.h>
int access(const char *pathname, int mode);
  • pathname：文件
  • mode
    • R_OK：可讀？
    • W_OK：可寫？
    • X_OK：可執行？
    • F_OK：文件存在？
  • 返回值
    • 查詢的許可權存在或者文件存在：返回0。
    • 查詢的許可權不存在或者文件不存在：返回-1。

例子：

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

int main(int argc, char* argv[]){
  if(access(argv[1], R_OK) == 0)
    printf("read ok\n");
  if(access(argv[1], W_OK) == 0)
    printf("write ok\n");
  if(access(argv[1], X_OK) == 0)
    printf("exe ok\n");
  if(access(argv[1], F_OK) == 0)
    printf("exists\n");
}

  • 先用ls -l 查看/usr/include/time.h文件的許可權，結果如下

    ys@ys-VirtualBox:~/lianxi$ ls -l /usr/include/time.h
-rw-r--r-- 1 root root 10360 4月  17  2018 /usr/include/time.h

  • 用ys用戶執行例子程式，查看/usr/include/time.h文件,結果如下。因為time.h是屬於root用戶的，對於其他用戶來說是[r--]，所以得出下麵的結果。

    ys@ys-VirtualBox:~/lianxi$ ./ac /usr/include/time.h
read ok
exists

  • 還是用ys用戶執行，但是加上sudo，結果如下。發現結果和root用戶相同。因為加了sudo，就編程了root用戶。

    ys@ys-VirtualBox:~/lianxi$ sudo ./ac /usr/include/time.h
[sudo] password for ys: 
read ok
write ok
exists

7，truncate函數：截斷文件和擴展文件的大小

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
int truncate(const char *path, off_t length);
  • path：文件
  • length：
    • length大於原來文件的大小，則擴展文件的大小至length
    • length小於原來文件的大小，則截斷文件的大小至length

8，link函數：創建硬鏈接

#include <unistd.h>
int link(const char *oldpath, const char *newpath);

返回值：成功返回0，失敗返回-1，並設置errno。

9，symlink函數：創建軟鏈接

#include <unistd.h>
int symlink(const char *target, const char *linkpath);

返回值：成功返回0，失敗返回-1，並設置errno。

10，readlink函數：找到軟鏈接對應的實際文件，把文件的名字放入buf里。註意：硬鏈接不行。

#include <unistd.h>
ssize_t readlink(const char *pathname, char *buf, size_t bufsiz);

返回值：成功返回寫入buf的位元組數，失敗返回-1，並設置errno。

11，unlink函數：刪除軟硬鏈接，也可以刪除文件。

#include <unistd.h>
int unlink(const char *pathname);

返回值：成功返回0，失敗返回-1，並設置errno。

有個特殊用法：下麵的open代碼想要創建hello文件，然後直接用unlink刪除，但是能寫入成功，ret是大於0的，程式執行完，發現沒有做成hello文件。

結論：當執行unlink後，計數為0後，但，發現別的進程還引用這個文件，這個時間點，unlink不會刪除這個文件，等這個進程結束後，再刪除，所以下麵的write代碼能夠寫入成功。
利用這個特點可以實現：線上觀看視頻時，實際是把視頻文件下載到了本地（然後代碼里，使用unlink），看完後視頻文件的計數為0，就自動刪除了，不怕視頻被泄露出去。

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

int main(){
  int fd = open("hello", O_WRONLY | O_CREAT, 0666);
  unlink("hello");
  int ret = write(fd, "aaa", 4);
  if(ret > 0){
    printf("write OK\n");
  }
  
}

12，chown函數：改變文件的所屬用戶和組

#include <unistd.h>
int chown(const char *pathname, uid_t owner, gid_t group);
  • pathname：文件
  • owner：用戶ID（數字的）/etc/passwd
  • group：組ID（數字的）/etc/group
  • 返回值：0成功，-1失敗。

13，rename函數：重命名

#include <stdio.h>
int rename(const char *oldpath, const char *newpath);
  • oldpath ：原來的文件名後者目錄
  • newpath：新的文件名後者目錄
  • 返回值：0成功，-1失敗。

14，getcwd函數：獲得當前工作的目錄

#include <unistd.h>
char *getcwd(char *buf, size_t size);
  • buf：當前工作的目錄
  • size：緩衝區大小
  • 返回值：
    • 成功返回當前工作的目錄
    • 失敗返回NULL

15，chdir函數：改變進程的工作目錄

#include <unistd.h>
int chdir(const char *path);
  • path：目標工作目錄
  • 返回值：0成功，-1失敗

16，mkdir函數：創建目錄

#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
int mkdir(const char *pathname, mode_t mode);
  • pathname：目標工作目錄
  • mode：mode & ~umask & 0777 。註意,如果沒有x許可權，則無法cd進入這個目錄。
  • 返回值：0成功，-1失敗

17，rmdir函數：刪除目錄，目錄必須是空目錄，也就是裡面沒有任何文件。

#include <unistd.h>
int rmdir(const char *pathname);

18，opendir函數：打開目錄

#include <sys/types.h>
#include <dirent.h>
DIR *opendir(const char *name);
  • name：目錄名
  • 返回值：a pointer to the directory stream

19，readdir函數：讀目錄

#include <dirent.h>
struct dirent *readdir(DIR *dirp);

struct dirent {
  ino_t          d_ino;       /* Inode number */
  off_t          d_off;       /* Not an offset; see below */
  unsigned short d_reclen;    /* Length of this record */
  unsigned char  d_type;      /* Type of file; not supported
                                 by all filesystem types */
  char           d_name[256]; /* Null-terminated filename */
};
  • dirp：opendir函數的返回值
  • 返回值：結構體dirent，可以理解成最上面說的【目錄項】
    • NULL代表讀到末尾或者有錯誤
    • NULL以外代表目錄項的內容

20，closedir函數：關閉目錄

#include <sys/types.h>
#include <dirent.h>
int closedir(DIR *dirp);
  • dirp：opendir函數的返回值

21，strerron函數：列印出errno對應的文字信息。

#include <string.h>
char *strerror(int errnum);
  • errnum的巨集放在文件：/usr/include/asm-generic/errno.h

例子：

#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <asm-generic/errno.h>//EDEADLK
int main(){
  char* buf = strerror(EDEADLK);
  printf("%s\n", buf);//Resource deadlock avoided
}

22，dup和dup2函數：文件描述符的重定向

#include <unistd.h>
int dup(int oldfd);
int dup2(int oldfd, int newfd);
  • dup：和open類似，先打開一個新的文件描述符，讓新的文件描述符也指向：oldfd指向的地方。
    • 成功返回新打開的文件描述符；失敗返回-1.
  • dup2：
    • 先消除newfd的指向
    • 再讓newfd指向oldfd指向的地方
    • 成功返回newfd；失敗返回-1.

例子：調用printf2次，第一次printf把內容寫到文件；第二次printf把內容列印到屏幕。

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

int main(){

  int oldfd = dup(STDOUT_FILENO);
  int fd = open("www", O_WRONLY | O_CREAT, 0666);
  dup2(fd, STDOUT_FILENO);
  printf("aaaa\n");
  fflush(stdout);
  int ret = dup2(oldfd, STDOUT_FILENO);
  //int ret = dup2(oldfd, 6);
  //perror("dup2:");
  printf("reg:%d\n", ret);
  printf("aaaa\n");
  close(fd);
}

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