《LINUX系统编程》笔记p3

泽虞2025-08-23 20:42

可重用函数

不使用全局部变量，可以重复使用的函数.

stat 命令

作用：显示一个文件或文件夹的"元信息"。

文件基本信息

  • 文件（File）：显示所查询对象的名称。

  • 大小（Size）：文件的大小，以字节为单位。

  • 块（Blocks）：文件在磁盘上所占用的物理块数量（通常以 512字节 或 1K 的块为单位，取决于系统和 stat 的实现）。

  • IO 块（IO Block）：文件系统每次读写操作的数据块大小。

  • 文件类型和索引节点（Inode）

    • 设备（Device）：文件所在的设备标识符，通常以 主设备号,次设备号 的形式表示，指明了文件存储在哪个硬件设备上。
    • Inode：文件的索引节点号。Inode 是文件系统中存储文件元数据（除文件名外的一切信息）的数据结构。每个 Inode 号在同一个文件系统内是唯一的。

  • 文件类型（Filetype），例如：

    • 常规文件（regular file）
    • 目录（directory）
    • 符号链接（symbolic link）
    • 块设备（block device）
    • 字符设备（character device）
    • 套接字（socket）
    • 命名管道（FIFO）等。

  1. 权限和链接

    • 权限（Access）：文件的访问权限，以数字（八进制，如 0644) 和类似 ls -l 的符号（如 -rw-r--r--) 两种形式显示。
    • 硬链接数（Links）：指向该 Inode 的硬链接数量。对于目录，这个数字通常至少为 2（本身和其内部的 . 目录）。
      所有权信息
      UID / GID：文件所有者的用户ID（User ID）和组ID（Group ID）。

  2. 时间戳（Timestamps） - 这是 stat 命令最核心和详细的信息之一 它提供了三个精确到纳秒的时间戳，远比其他命令详细：

    • 访问时间（Access）：文件内容最后一次被读取的时间（例如，
    • 修改时间（Modify）：文件内容最后一次被修改的时间。
    • 变更时间（Change）：文件的元数据（如权限、所有权、硬链接数等属性）最后一次被改变的时间。

stat 命令格式

复制代码 
stat [文件或文件夹]

stat 函数

复制代码 
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>

// 使用文件路径获件的信息
int stat(const char *pathname, struct stat *statbuf);

// 使用文件描述符获件的信息
int fstat(int fd, struct stat *statbuf);

// lstat获取软链接文件本身的信息, stat获取文件的信息
int lstat(const char *pathname, struct stat *statbuf);

struct stat 结构体

复制代码 
struct stat {
    dev_t     st_dev;         /* ID of device containing file 设备文件ID */
    ino_t     st_ino;         /* Inode number 索引节点数*/
    mode_t    st_mode;        /* File type and mode 文件类型和模式 , st_mode. 的文件类型等信息，详见 inode(7):man 7 inode*/
    nlink_t   st_nlink;       /* Number of hard links 硬连接数*/
    uid_t     st_uid;         /* User ID of owner 拥有者ID*/
    gid_t     st_gid;         /* Group ID of owner 拥有者组ID*/
    dev_t     st_rdev;        /* Device ID (if special file)  设备ID */
    off_t     st_size;        /* Total size, in bytes 文件大小*/
    blksize_t st_blksize;     /* Block size for filesystem I/O 每次IO 的块大小 */
    blkcnt_t  st_blocks;      /* Number of 512B blocks allocated 以 512 字节计算的块数。*/

    /* 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 最后访问时间*/
    struct timespec st_mtim;  /* Time of last modification 最后修改时间 */
    struct timespec st_ctim;  /* Time of last status change 最后元数据块修改时间*/

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

st_mode 的类型掩码和值

复制代码 
// 类型掩码（4bit)
S_IFMT     0170000   bit mask for the file type b
it field

// 掩码后的值：
S_IFSOCK   0140000   socket 套接字
S_IFLNK    0120000   symbolic link 符号链接
S_IFREG    0100000   regular file 普通文件
S_IFBLK    0060000   block device 块文件
S_IFDIR    0040000   directory 文件夹
S_IFCHR    0020000   character device 字符设备文件
S_IFIFO    0010000   FIFO  管道文件
// 用法
strcut stat sb;
stat(pathname, &sb);
if ((sb.st_mode & S_IFMT) == S_IFREG) {
    /* Handle regular file */
}

判断 st_mode 是哪一类型文件的宏定义

复制代码 
S_ISREG(m)  is it a regular file?
S_ISDIR(m)  directory?
S_ISCHR(m)  character device?
S_ISBLK(m)  block device?
S_ISFIFO(m) FIFO (named pipe)?
S_ISLNK(m)  symbolic     link?      (Not     in
                       POSIX.1-1996.)
S_ISSOCK(m) socket?  (Not in POSIX.1-1996.)
// 用法
struct stat sb;
stat(pathname, &sb);
if (S_ISREG(sb.st_mode)) {
    /* Handle regular file */
}

示例代码：

复制代码 
#include <time.h>


int main(int argc, char * argv[]) {
    int ret;
    struct stat st;
    ret = stat("homework01.c", &st);
    // ret = stat("./test", &st);
    printf("文件大小：%ld\n", st.st_size);
    printf("文件块个数：%ld\n", st.st_blocks);
    printf("修改时间：%s\n", ctime(&st.st_mtim.tv_sec));
    // 判断stat 的第一个参数是什么类型的文件。
    switch (st.st_mode & S_IFMT) { // man 7 inode 查找宏定义
        case S_IFREG:
            printf("普通文件\n");
            break;
        case S_IFDIR:
            printf("文件夹\n");
            break;
        default:
            printf("其他类型的文件\n");
    }

    printf("程序结束\n");
    return 0;
}

时间函数

复制代码 
#include <time.h>

// 将 struct tm 转为时间字符串。
char *asctime(const struct tm *tm);
char *asctime_r(const struct tm *tm, char *buf);

// 将 time_t 转为时间字符串，格式: Fri Aug 22 09:40:48 2025。
char *ctime(const time_t *timep);
char *ctime_r(const time_t *timep, char *buf);

文件夹遍历

复制代码 
// 打开文件夹
#include <sys/types.h>
#include <dirent.h>
DIR *opendir(const char *name);

// 遍历文件夹
#include <dirent.h>
struct dirent *readdir(DIR *dirp);

// 关闭文件夹
#include <sys/types.h>
#include <dirent.h>
int closedir(DIR *dirp);

示例

复制代码 
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <dirent.h>

int main(int argc, char * argv[]) {
    DIR *dir;
    struct dirent *curd;
    dir = opendir(".");

    while(curd = readdir(dir)) {// #define NULL ((void*)0)
        // printf("%p\n", curd);
        printf("curd->d_type:%#x, curd->d_name:%s\n", 
                curd->d_type, curd->d_name);
    }

    closedir(dir);
    printf("程序结束\n");
    return 0;
}

glob 函数查找文件

作用：使用模式匹配解析文件夹内容。

匹配样式特殊字符

复制代码 
* 匹配0个一个或多个字符
? 匹配任意单个字符。
[a-z]  匹配一个某个范围内的字符。
[xyz]  匹配一个字符，这个字符必须是 x 或 y 或 z
[^xyz]  匹配一个字符，这个字符不能是 x 或 y 或 z

相关函数

复制代码 
#include <glob.h>

// 获取模式匹配的路径信息,存入pglob。
int glob(const char *pattern, int flags,
                int (*errfunc) (const char *epath, int eerrno),
                glob_t *pglob);
// 参数:
// pattern 路径的样式
// flags 搜索的标志位（位或可以加入多个选项）：GLOB_NOSORT 表示不排序，
// errfunc 错误回调函数,不用时置空
// pglob 解析到的目录个数以及各个文件名的数组。

//释放glob函数动态开辟的空间
void globfree(glob_t *pglob);

// 类型：
glob_t //存储解析到的目录个数以及各个文件名

glob_t 类型

复制代码 
 typedef struct {
    size_t   gl_pathc;    /* Count of paths matched so far  */
    char   **gl_pathv;    /* List of matched pathnames.  */
    size_t   gl_offs;     /* Slots to reserve in gl_pathv.  */
} glob_t;

示例:

复制代码 
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>
#include <sys/types.h>
#include <dirent.h>
#include <glob.h>

// 搜索 /etc/pass* 或 当前的"*.c" 文件
int main(int argc, char * argv[]) {
    glob_t gs; // 用于存储解析到的文件个数和文件名
    int i; // 循环变量
    int ret;
    ret = glob("/etc/pass*", GLOB_NOSORT, NULL, &gs);
    if (ret) {
        printf("glob error:%d\n", ret);
    }
    ret = glob("./0[0-9]*.c", GLOB_APPEND, NULL, &gs);
    // 循环打印遍历的结果。
    for (i = 0; i < gs.gl_pathc; i++) {
        printf("path: %s\n", gs.gl_pathv[i]);
    }

    // 释放glob 开辟的内存空间。
    globfree(&gs);

    printf("程序结束\n");
    return 0;
}

getopt 函数

作用：解析命令行选项【option】和参数【argument】

函数格式

复制代码 
#include <unistd.h>
int getopt(int argc, char * const argv[], const char *optstring);

示例代码

复制代码 
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>

// 命令选项: 
//    -f <文件路径>  文件路径可以通过 optarg 全局变量获取。
//    -c 创建 
//    -x 解压缩
int main(int argc, char * argv[]) {
    const char * optstring = "cxf:";
    int ret;  //用于接收返回的命令选项
    while (1) {
        ret = getopt(argc, argv, optstring);
        if (ret == -1) {  // 解析完毕
            break; // 结束循环
        }
        switch(ret) {
            case 'x': 
                printf("-x 选项被输入\n");
                break;
            case 'c': 
                printf("-c 选项被输入\n");
                break;
            case 'f': 
                printf("-f  选项: %s\n", optarg);
                break;
            default:
                break;
        }
    }

    printf("程序结束\n");
    return 0;
}

密码加密

Linux 下保存密码的文件是：/etc/shadow

easthome 的密码信息:

复制代码 
easthome:$6$ISBgRfwrvZNBigDh$ynkvsffzGH2ovijtzar9CUiu37cTfx0SJcSs.TYWsXyVoJb1xFfmQX.PDyx5B0eU7mNZf0umcPI0ZvmpDf/dR/:20290:0:99999:7:::

$6$ISBgRfwrvZNBigDh$ynkvsffzGH2ovijtzar9CUiu37cTfx0SJcSs.TYWsXyVoJb1xFfmQX.PDyx5B0eU7mNZf0umcPI0ZvmpDf/dR/

实现用户登陆之前的密码校验：

相关函数

复制代码 
// 获取密码函数
#include <unistd.h>
char *getpass(const char *prompt);

// 根据加密算法和盐信息加密字符串 
// 使用 crypt 函数在编译时需要加载 libcrypt 库。 gcc -lcrypt
#include <crypt.h>
char * crypt(const char *phrase, const char *setting);
// 参数: 
//    phrase: 要加密的信息。
//    setting 加密算法和盐信息,格式为 "$加密算法$盐$"
// 返回值：
//    加密后的哈希字符串。

// 读取/etc/shadow 密码信息
#include <shadow.h>
struct spwd *getspnam(const char *name);  // name 是用户名。
// 参数:
//     name 用户名
// 返回值：
//     shadow 中的加密算法、盐、和哈希字符串。

示例代码

复制代码 
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <shadow.h>
#include <crypt.h>
#include <string.h>

#define MAX_NAME_SIZE (20)

int main(int argc, char * argv[]) {
    char username[MAX_NAME_SIZE] = {}; // 用于存储用户名.
    char * pwd = NULL; // 用于指向用户输入的密码。
    struct spwd * tp = NULL; // 指向shadow文件中读出的信息。
    char * serial = NULL; // 事项加密后的哈希值（密码）。

    printf("请输入用户名：");
    fflush(stdout);
    int ret = read(0, username, MAX_NAME_SIZE);
    //int ret = fgets(username, MAX_NAME_SIZE, stdin);  // 此函数会读取回车符号
    username[ret-1] = '\0'; // 把 '\n' 替换成  '\0';
    // 读取密码
    pwd = getpass("请输入密码:");
    if (NULL == pwd) {
        perror("getpass");
        return -1;
    } 
    // printf("username:%s, password:%s\n", username, pwd);
    // 读取系统内/etc/shadow真实的密码信息
    tp = getspnam(username);
    if (NULL == tp) {
        printf("获取shadow 密码失败\n");
        return -2;
    }
    //将输入的密码进行加密
    serial = crypt(pwd, tp->sp_pwdp); // 使用加密算法和盐进行加密。
    if (NULL == serial) {
        perror("crypt");
        return -3;
    } 
    //对比生成的 serial 和 tp->sp_pwdp 是否相同。如果相同说明验证成功。
    if (0 == strcmp(tp->sp_pwdp, serial)) {
        printf("登陆成功\n");
    } else {
        printf("登陆失败\n");
    }

    printf("程序结束\n");
    return 0;
}

编译(加 -lcrypt 选项):

复制代码 
gcc 05_check_password.c -lcrypt

字符串分割

strtok 函数

作用：分割字符串

调用格式

复制代码 
#include <string.h>
char *strtok(char *str, const char *delim);
// 参数:
//   str 需要分割的字符串，第一次需要传入可变字符串，之后需要传入NULL
//   delim 分割的字符串
// 返回值： 返回分割的子字符串的起始地址，到达末尾时返回NULL。

字符串的内容:

复制代码 
"zhangsan,18,100"

示例代码

复制代码 
#include <stdio.h>
#include <string.h>

// 分割字符串示例；
int main(int argc, char * argv[]) {
    char buffer[] = "zhangsan,18,100,1.73";
    char * str_head = buffer; //将str_head指向字符串的首地址
    char * str_ret;
    while(1) {
        str_ret = strtok(str_head, ","); 
        if (NULL == str_ret)
            break;
        printf("str_ret:%s\n", str_ret);
        str_head = NULL;
    }
    // str_ret = strtok(str_head, ","); 
    // printf("str_ret:%s\n", str_ret);
    // str_ret = strtok(NULL, ","); 
    // printf("str_ret:%s\n", str_ret);
    // str_ret = strtok(NULL, ","); 
    // printf("str_ret:%s\n", str_ret);


    printf("程序结束\n");
    return 0;
}

strsep 函数

调用格式

复制代码 
#include <string.h>
char *strsep(char **stringp, const char *delim);
// 参数
//   stringp 是指向字符串指针的地址。
//   delim 分割的字符串
// 返回值： 返回子字符串的起始地址，即*stringp。到达末尾时返回NULL。

示例代码

复制代码 
#include <stdio.h>
#include <string.h>

// 分割字符串示例；
int main(int argc, char * argv[]) {
    char buffer[] = "zhangsan,18,100,1.73";
    char * str_head = buffer; //将str_head指向字符串的首地址
    char * str_ret;

    while(1) {
        str_ret = strsep(&str_head, ","); 
        if (NULL == str_ret)
            break;
        printf("str_ret:%s\n", str_ret);
    }

    // str_ret = strsep(&str_head, ",");
    // printf("str_ret:%s\n", str_ret);
    // str_ret = strsep(&str_head, ",");
    // printf("str_ret:%s\n", str_ret);
    // str_ret = strsep(&str_head, ",");
    // printf("str_ret:%s\n", str_ret);

    printf("程序结束\n");
    return 0;
}

常量字符串不能用于上述两个函数。

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