1. chown：修改文件所有者和所属组#

1
int chown(const char *path, uid_t owner, gid_t group);
2
int fchown(int fd, uid_t owner, gid_t group);
3
int lchown(const char *path, uid_t owner, gid_t group);

作用：

• chown：按照文件路径修改文件所有者和所属组；
• fchown：按照文件描述符修改；
• lchown：路径是符号链接时，修改符号链接本身的所有者信息。

注意：

• 函数接收的是数字形式的用户 ID 和组 ID；
• chown 命令通常可以写用户名和组名，系统会先查出相应的用户 ID 和组 ID。

2. utime：修改文件访问时间和修改时间#

1
int utime(const char *filename, const struct utimbuf *times);

3. truncate 与 ftruncate：修改文件长度#

1
int truncate(const char *path, off_t length);
2
int ftruncate(int fd, off_t length);

作用：把文件修改为指定长度。

• 新长度小于原长度：文件后面的内容被截断；
• 新长度大于原长度：文件被扩展；
• O_TRUNC 只能在打开文件时把长度清零；
• truncate、ftruncate 可以直接指定目标长度。

4. rename：文件重命名#

1
#include <stdio.h>
2

3
int rename(const char *oldpath, const char *newpath);

作用：把 oldpath 对应的文件或目录改名为 newpath。

5. chdir 与 fchdir：改变当前进程的工作目录#

1
int chdir(const char *path);
2
int fchdir(int fd);

• chdir：通过路径改变当前进程的工作目录；
• fchdir：通过目录文件描述符改变当前工作目录；
• 功能与 shell 中的 cd 命令相似，但改变的是调用进程的工作目录。

6. getcwd：获得当前工作目录#

1
char *getcwd(char *buf, size_t size);

• buf：用于保存当前工作目录的缓冲区；
• size：缓冲区大小；
• 调用成功后，缓冲区中保存当前进程的绝对工作路径。

7. pathconf 与 fpathconf：查询文件相关配置值#

1
long fpathconf(int fd, int name);
2
long pathconf(const char *path, int name);

常见查询项：

pathconf 根据路径查询，fpathconf 根据已打开的文件描述符查询。

1. link：创建硬链接#

1
#include <unistd.h>
2

3
int link(const char *oldpath, const char *newpath);

硬链接的本质：新增一个目录记录，使新的文件名与原文件名指向同一个 inode，同时把 inode 的硬链接计数加 1。

• 删除一个文件名时，只是删除目录中的记录，并把 inode 的硬链接计数减 1；
• 只有硬链接计数减为 0，并且已经没有进程继续打开该文件时，系统才会真正回收 inode 和数据块；
• 硬链接通常要求位于同一个文件系统中；
• 符号链接没有必须处于同一文件系统的限制；
• 通常不允许普通用户给目录创建硬链接；
• 创建目录记录和增加硬链接计数应当作为原子操作完成。

2. symlink：创建符号链接#

1
int symlink(const char *target, const char *linkpath);

符号链接又叫软链接。它是一个独立文件，文件内容中保存目标路径，因此它与目标文件拥有不同的 inode。

3. readlink：读取符号链接中保存的路径#

1
ssize_t readlink(const char *path, char *buf, size_t bufsiz);

readlink 读取的是符号链接文件中保存的目标路径，而不是目标文件的数据内容。

4. unlink：删除目录记录#

1
int unlink(const char *pathname);

1. 如果是符号链接，删除符号链接本身；
2. 如果是硬链接，硬链接计数减 1；当计数为 0 时，才具备释放数据块和 inode 的条件；
3. 如果文件的硬链接计数为 0，但仍被进程打开，则要等进程关闭该文件后，内核才真正删除文件；
4. 可以利用该特性创建临时文件：先 open 或 creat，再立即 unlink。

1. 为什么删除后还能继续操作#

unlink 删除的是目录项。

只要进程仍然持有已经打开的文件描述符，内核中的文件对象仍然有效，进程就可以继续读写。

2. 这种方式的优点#

• 临时文件不再通过文件名暴露给其他进程；
• 程序正常结束时，关闭文件描述符后由内核回收；
• 程序异常退出时，内核也会回收进程持有的文件描述符；
• 可以减少程序异常退出后残留临时文件的问题。

1. 创建和删除目录#

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

1
int rmdir(const char *pathname);

• mkdir：创建目录；
• rmdir：删除空目录。

2. 目录为什么不能像普通文件一样随意写#

目录本身也是一种文件，但目录中的记录维护了文件名与 inode 的对应关系。

应用程序可以读取目录记录，却不能像写普通文件一样直接任意修改目录内容。

创建、删除和重命名目录项应通过文件系统提供的函数完成。

3. 打开目录：opendir#

1
DIR *opendir(const char *name);

成功时返回 DIR *，失败时返回 NULL。

4. 读取目录项：readdir#

1
struct dirent *readdir(DIR *dirp);

每调用一次 readdir，读取一个目录项；要读取整个目录，需要循环调用，直到返回 NULL。

主要字段：

5. 其他目录函数#

1
void rewinddir(DIR *dirp);
2
long telldir(DIR *dirp);
3
void seekdir(DIR *dirp, long loc);
4
int closedir(DIR *dirp);

• rewinddir：把目录读取位置重新移到开头；
• telldir：获得当前目录读取位置；
• seekdir：移动到指定目录读取位置；
• closedir：关闭目录流。

1. 为什么需要 VFS#

Linux 可以使用不同类型的文件系统。

不同文件系统保存和组织数据的方式不完全相同，但应用程序仍然可以统一使用 open、read、write、close 等函数。

VFS 位于应用程序和具体文件系统之间。

VFS 对上提供统一接口，对下调用具体文件系统的实现，因此应用程序通常不必关心底层文件系统类型。

2. 进程、文件描述符与文件对象#

以 32 位系统的典型地址空间划分为例：

• 用户空间：0～3 GB；
• 内核空间：3～4 GB。

进程在内核中有自己的进程控制信息，其中保存文件描述符表。

文件描述符表中的每一个有效项，都指向内核中的一个打开文件对象。

内核文件对象中包含或关联的信息包括：

• 当前读写位置（文件偏移量）；
• 文件打开标志；
• 文件操作函数指针；
• 目录项信息；
• 引用计数；
• 对应的 inode 信息。

3. file_operations 与 inode_operations#

file_operations 用于已打开文件上的操作：

• open；
• close；
• read；
• write；
• 文件定位。

inode_operations 用于 inode 或目录项相关操作：

• chmod；
• link；
• unlink。

VFS 通过这些操作接口，找到具体文件系统提供的实现函数。

4. 多个文件描述符共享一个文件对象#

如果两个文件描述符指向同一个内核文件对象，它们就会共享文件偏移量。

例如：

1. 通过第一个文件描述符写入 hello，偏移量移动到 5；
2. 再通过第二个文件描述符写入 world；
3. 因为二者共享偏移量，所以结果接在后面，形成 helloworld。

如果两个进程分别独立打开同一个文件，则通常会形成两个不同的文件对象，各自拥有自己的文件偏移量。

此时两个进程都可能从文件开头写入，后写入的数据可能覆盖先写入的数据。

1. 函数声明#

1
int dup(int oldfd);
2
int dup2(int oldfd, int newfd);

2. dup#

dup(oldfd) 从当前进程的文件描述符表中分配一个新的文件描述符，使它与 oldfd 指向同一个内核文件对象。

因此：

• 两个文件描述符指向同一打开文件；
• 两者共享文件偏移量；
• 两者共享文件状态标志。

3. dup2#

dup2(oldfd, newfd) 让指定的 newfd 指向 oldfd 当前指向的内核文件对象。