linux中各种文件类型

在 Linux 系统中，文件类型决定了文件的性质和用途。内核通过文件类型管理不同的资源访问方式，
常见的文件类型包括：

普通文件（Regular File）

定义：存储数据的常规文件，分为文本文件和二进制文件。
特点：可读写，具有确定的文件大小，支持随机访问。
示例：.txt文本文件、.c源代码文件、.so共享库文件。
文件描述符操作：通过open函数获取文件描述符后，使用read/write进行读写，与其他文件类型的操作方式一致。

目录文件（Directory）

定义：用于组织文件系统层级结构的特殊文件。
特点：包含其他文件和子目录的元数据，不可直接写入数据。
示例：/home、/etc等目录。
文件描述符操作：通过opendir函数打开目录获取DIR指针（非文件描述符），使用readdir遍历条目。若需对目录本身操作（如创建 / 删除），需通过mkdir/rmdir等系统调用。

符号链接（Symbolic Link）

定义：指向其他文件或目录的快捷方式。
特点：内容为目标路径字符串，大小通常为目标路径长度。
示例：ln -s target.txt link.txt创建的链接文件。
文件描述符操作：通过open打开符号链接时，内核自动解析为目标文件的文件描述符。若需操作符号链接本身（如删除），需使用unlink函数。

设备文件（Device File）

定义：代表硬件设备的文件，分为块设备和字符设备。
特点：
块设备：以块为单位读写（如磁盘），支持随机访问。
字符设备：按字符流读写（如串口），通常不支持随机访问。
示例：/dev/sda（磁盘）、/dev/tty（终端）。
文件描述符操作：通过open获取文件描述符后，使用read/write直接与硬件交互。例如，向/dev/null写入数据会被丢弃。

套接字文件（Socket）

定义：用于进程间通信（IPC）或网络通信的特殊文件。
特点：不存储数据，仅作为通信端点。
示例：网络套接字（AF_INET）、本地套接字（AF_UNIX）。
文件描述符操作：通过socket函数创建套接字文件描述符，使用bind、listen、accept等函数进行网络编程。

命名管道（FIFO）

定义：进程间通信的管道文件，支持单向数据流。
特点：数据先进先出，仅在内存中存在。
示例：mkfifo myfifo创建的管道文件。
文件描述符操作：通过open打开 FIFO 文件描述符后，可像普通文件一样读写，但需注意阻塞行为（默认情况下，读操作会等待写端打开）。

识别文件类型的方法

命令行工具：
ls -l：通过第一个字符识别类型（如-为普通文件，d为目录，l为符号链接）。
file：自动检测文件类型（如file test.txt显示 “ASCII text”）。
编程方法：
使用stat系统调用获取文件元数据，通过st_mode字段判断类型：

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

int main() {
    struct stat file_info;
    if (stat("test.txt", &file_info) == -1) {
        perror("stat");
        return 1;
    }
    if (S_ISREG(file_info.st_mode)) {
        printf("普通文件\n");
    } else if (S_ISDIR(file_info.st_mode)) {
        printf("目录\n");
    }
    return 0;
}

权限管理基础

Linux 文件权限针对三类用户角色：
属主（Owner）：文件的所有者。
属组（Group）：文件所属的用户组。
其他用户（Others）：不属于上述两类的用户。
每个角色拥有三种基本权限：
读（r）：允许查看文件内容（对目录为列出文件列表）。
写（w）：允许修改或删除文件内容（对目录为创建、移动或删除文件）。
执行（x）：允许运行程序或进入目录（对目录为使用cd命令进入）。
权限信息通过ls -l命令查看，以-rwxr-xr–为例：
第一位-表示普通文件（d为目录，l为符号链接）。
后续九位分为三组，依次对应属主、属组、其他用户的权限。

文件与目录的权限差异

文件
默认权限：创建时为rw-（属主可读可写，其他无权限）。
执行权限：仅对二进制文件或脚本有效，允许内核加载并执行。
目录
默认权限：创建时为rwx（所有用户可读、写、执行）。
特殊逻辑：
读权限：允许列出目录内容，但无法查看文件详细信息（如ls -l）。
写权限：允许创建、删除文件，但删除操作实际依赖文件的属主权限。
执行权限：允许进入目录（cd）或查看文件详细信息。

权限修改命令

chmod：修改文件或目录权限

chmod 640 file.txt  # 属主rw（6）、属组r（4）、其他无（0）

数字模式
通过八进制数字组合设置权限（r=4, w=2, x=1）

chmod u+w,g-x file.txt  # 属主添加写权限，属组移除执行权限
chmod a=rwx dir/        # 所有用户赋予读写执行权限

字母模式（角色 + 操作符）
使用u（属主）、g（属组）、o（其他）、a（所有）指定目标角色，配合+（添加）、-（移除）、=（覆盖）操作

chmod -R 755 project/   # 目录属主rwx，属组和其他r-x

递归修改目录
使用-R选项递归处理子目录及文件

chown：修改属主和属组

chown user file.txt          # 修改属主为user
chown user:group file.txt    # 同时修改属主和属组
chown -R root:admin logs/    # 递归修改目录及其内容的属主和属组

chgrp：修改属组

chgrp developers code.py     # 修改属组为developers

高级技巧与注意事项

特殊权限：
Setuid（s）：可执行文件运行时临时拥有属主权限（如/usr/bin/passwd）。
Setgid（s）：目录中创建的文件继承目录属组。
Sticky Bit（t）：仅允许文件属主删除文件（如/tmp目录）。
默认权限掩码（umask）：
用户创建文件时，实际权限为666 - umask，目录为777 - umask。
查看当前掩码：umask（默认值通常为0022）。
参考文件权限：
使用–reference选项复制其他文件的权限：

chmod --reference=template.txt target.txt

检测文件权限（access 函数）

access函数用于检查调用进程是否具有对文件的特定访问权限（如读、写或执行）。其函数原型为：

#include <unistd.h>
int access(const char *pathname, int mode);

pathname：文件路径。
mode：权限检查类型，可组合以下标志：
F_OK：检查文件是否存在。
R_OK：检查是否可读。
W_OK：检查是否可写。
X_OK：检查是否可执行。

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

int main() {
    const char *file = "data.txt";

    // 检查文件是否存在
    if (access(file, F_OK) == -1) {
        perror("文件不存在");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 检查是否有读权限
    if (access(file, R_OK) == 0) {
        printf("可读\n");
    }

    // 检查是否有写权限
    if (access(file, W_OK) == 0) {
        printf("可写\n");
    }

    return 0;
}

access返回 0 表示检查通过，返回 - 1 表示权限不足或文件不存在。
需结合errno判断具体错误原因（如ENOENT表示文件不存在）。
基于实际用户 ID：access的权限判断基于进程的实际用户 ID（Real UID），而非有效用户 ID（Effective UID）。这与open等函数的行为不同（后者基于有效用户 ID）。

chmod 函数

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

int main() {
    const char *filename = "test.txt";
    mode_t new_mode = 0644;  // 属主 rw-, 属组 r--, 其他 r--

    // 修改文件权限
    if (chmod(filename, new_mode) == -1) {
        perror("chmod");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("文件权限已修改为 %o\n", new_mode);
    return 0;
}

头文件：
sys/stat.h：包含 chmod 和 mode_t 的定义。
stdio.h、stdlib.h、string.h：用于输入输出和错误处理。
函数参数：
filename：要修改权限的文件路径。
new_mode：新权限的八进制表示（如 0644 对应 rw-r–r–）。
错误处理：
chmod 返回 -1 表示失败，通过 perror 打印错误信息。

chmodat

#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int dir_fd = open("/path/to/dir", O_RDONLY);
if (dir_fd == -1) { /* 错误处理 */ }

// 修改目录内文件的权限（相对于 dir_fd）
if (chmodat(dir_fd, "file.txt", 0644, 0) == -1) {
    perror("chmodat");
}
close(dir_fd);

权限掩码（umask）：
新权限会受当前进程 umask 的影响（实际权限 = new_mode & ~umask）。
例如：若 umask 为 0022，设置 0666 会实际生效为 0644。
特殊权限：
可通过 | 运算符设置特殊权限：

mode_t mode = 0755 | S_ISUID;  // 添加 Setuid 权限（rwsr-xr-x）

符号链接处理：
chmod 默认修改符号链接指向的目标文件权限。
若需直接修改符号链接本身的权限，需结合 fchmodat 和 AT_SYMLINK_NOFOLLOW 标志。

fchmodat

#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    const char *link_path = "symlink.txt";
    const char *target_path = "target.txt";

    // 创建符号链接
    if (symlink(target_path, link_path) == -1) {
        perror("symlink");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 修改符号链接本身的权限（不跟随目标）
    if (fchmodat(AT_FDCWD, link_path, 0777, AT_SYMLINK_NOFOLLOW) == -1) {
        perror("fchmodat");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("符号链接权限已设置为 777\n");
    return 0;
}

使用 chmod 函数可方便地修改文件权限，需注意 umask 和特殊权限的影响。

• 对于符号链接或复杂路径操作，优先使用 chmodat 或 fchmodat 以增强控制。
• 始终进行错误检查，确保权限修改成功。

umask 介绍

umask 是 Linux 系统中用于控制新创建文件和目录默认权限的掩码。它决定了在创建文件或目录时，从默认权限中去除哪些权限位。umask 的值是一个八进制数，与文件和目录的权限位相对应。
umask 的工作机制
当用户创建一个文件或目录时，系统会先根据默认的权限模式（文件通常是 666，目录通常是 777），然后与 umask 进行按位取反的 “与” 操作，得到最终的实际权限。例如，umask 的值为 022，对于文件来说：
默认权限 666（八进制）转换为二进制是 110 110 110。
umask 022 转换为二进制是 000 010 010，取反后为 111 101 101。
进行按位 “与” 操作：(110 110 110) & (111 101 101) = 110 100 100，转换回八进制就是 644，这就是新创建文件的实际权限。对于目录，默认权限 777（111 111 111）与 umask 取反按位 “与” 后得到 755（111 101 101）。

目录文件

opendir：打开目录并返回DIR指针。

#include <dirent.h>
DIR *opendir(const char *dirname);

成功返回DIR指针，失败返回NULL。

readdir：读取目录条目

struct dirent *readdir(DIR *dirp);

返回struct dirent结构体指针，包含文件名和文件类型等信息。
遍历结束或出错时返回NULL。

closedir：关闭目录流。

int closedir(DIR *dirp);

遍历目录内容

#include <dirent.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/stat.h>

int main() {
    DIR *dir;
    struct dirent *entry;
    const char *dirname = ".";

    // 打开目录
    dir = opendir(dirname);
    if (dir == NULL) {
        perror("opendir");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 遍历目录条目
    while ((entry = readdir(dir)) != NULL) {
        printf("文件名: %s\n", entry->d_name);
        printf("文件类型: ");
        switch (entry->d_type) {
            case DT_REG: printf("普通文件\n"); break;
            case DT_DIR: printf("目录\n"); break;
            case DT_LNK: printf("符号链接\n"); break;
            default: printf("未知类型\n");
        }
    }

    // 关闭目录
    closedir(dir);
    return 0;
}

过滤隐藏文件

while ((entry = readdir(dir)) != NULL) {
    if (entry->d_name[0] == '.')  // 跳过隐藏文件
        continue;
    // 处理可见文件
}

获取详细文件信息

结合stat函数获取文件属性（如大小、修改时间）：

struct stat file_stat;
char path[256];

while ((entry = readdir(dir)) != NULL) {
    snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s", dirname, entry->d_name);
    if (stat(path, &file_stat) == -1) {
        perror("stat");
        continue;
    }
    printf("文件大小: %ld bytes\n", file_stat.st_size);
}

scandir：按名称排序并过滤条目。

#include <dirent.h>
int scandir(const char *dir, struct dirent ***namelist, 
            int (*filter)(const struct dirent *),
            int (*compar)(const struct dirent **, const struct dirent **));

ftw：递归遍历目录树。

#include <ftw.h>
int ftw(const char *dir, int (*fn)(const char *, const struct stat *, int), int nopenfd);