详解Linux中stat函数和stat命令的使用

stat函数和stat命令

linux文件里的【inode = index node】解释：要理解inode必须了解磁盘和【目录项】，inode实际是连接【目录项】和磁盘的中间物质。

图里的大圈代表硬件的磁盘，里面的小圈代表某个文件存储在磁盘上了。

【inode = index node】的node（承载node信息的结构体是：stat，stat的定义在后面 ）里面有：

1. 文件大小

2. 文件的最后修改时间

3. 文件的所属用户

4. 文件的权限

5. 硬链接计数(ls -l 显示出来的数字)

6. 块位置：指定文件存储在磁盘的具体位置。

下图中的hello是个普通文件，hello.hard是hello的硬链接

文件夹里放的就是每个文件的【目录项】如下图，【目录项】里有：

1. 文件名

2. 该目录项的大小

3. 文件的类型

4. inode

如何查看文件的【inode】呢？使用【-i】选项

ls -li 文件名

执行结果：

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

发现hello和hello.hard的inode（3801352）是相同的，也就说明了，只在磁盘上存了一份。

如何查看目录项呢？用emacs或者vim打开目录（lianxi1），截图如下。但是看不到文件的【inode】。

1，stat函数：取得指定文件的文件属性，文件属性存储在结构体stat里。

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

struct stat 结构体：

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：设备ID，不太常用

st_ino：【inode】，【inode】是啥？不知道就看上面关于【inode】的解释
st_mode：文件的类型和权限，共16位，如下图。

• 0-11位控制文件的权限

• 12-15位控制文件的类型

0-2比特位：其他用户权限
3-5比特位：组用户权限
6-8比特位：本用户权限
9-11比特位：特殊权限
12-15比特位：文件类型（因为文件类型只有7中，所以用12-14位就够了

文件类型的宏如下（下面的数字是8进制）：

• S_IFSOCK 0140000 socket

• S_IFLNK 0120000 symbolic link（软连接）

• S_IFREG 0100000 regular file（普通文件）

• S_IFBLK 0060000 block device（块设备文件）

• S_IFDIR 0040000 directory（目录）

• S_IFCHR 0020000 character device（字符设备文件）

• S_IFIFO 0010000 FIFO（管道）

判断文件类型的函数，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.)

文件权限的宏如下：

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：硬连接计数

• st_uid：这个文件所属用户的ID

• st_gid：这个文件所属用户的组ID

• st_rdev：特殊设备的ID，不太常用

• st_size：文件的大小

• st_blksize：不明是干啥的

• st_blocks：不明是干啥的

• struct timespec st_atim：最后访问的时间

• struct timespec st_mtim：最后修改的时间

• struct timespec st_ctim：最后状态改变的时间

struct timespec {
__kernel_time_ttv_sec; /* seconds */当前时间到1970.1.1 00:00:00的秒数
longtv_nsec;/* nanoseconds *//纳秒数（不知道从哪到哪的）
};
1s 秒  = 1000ms 毫秒
1ms 毫秒 = 1000us 微秒
1us 微秒 = 1000ns 纳秒

pathname：文件名

返回值：0代表成功；-1代表失败，并设置error

例子：statbuf是结构体stat，可以看出来st_mode是个10进制的数字。

st_mode

用gdb显示st_mode，发现返回的st_mode是个10进制的数字，用gdb的【p/o】(o代表用8进制表示)命令把10进制的33204转换成了8进制的【0100664】，第一个0代笔是8进制，后三位的【100】代表文件类型，从上面的说明可以看出来【100】代表普通文件，最后三位的【664】代表这个文件的权限（本用户：rw-，组用户：rw-，其他用户：r--）。所以从st_mode里就可以得知文件的类型和权限设置（只使用了16个比特位，真的好节省空间，牛逼！）

st_uid

st_gid

发现st_uid和st_gid是1000，但这个1000怎么和用户对应上呢，查看/etc/passwd文件，发现用于ys的uid和gid都是1000，所以就对应上了。

stat命令，是stat函数对应，执行结果如下：

ys@ys-VirtualBox:~/lianxi1$ stat hello
 File: hello
 Size: 11  Blocks: 8   IO Block: 4096 regular file
Device: 801h/2049dInode: 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函数：返回/etc/passwd文件里指定uid的行，把这一行的信息放入结构体passwd中。虽然返回值是指针，但不需要调用free函数。

#include
#include
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函数：返回/etc/group文件里指定gid的行，把这一行的信息放入结构体group中。虽然返回值是指针，但不需要调用free函数。

#include
#include
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函数：传入从stat函数里得到的st_mtim.tv_sec(当前时间到1970.1.1 00:00:00的秒数)，得到结构体tm。虽然返回值是指针，但不需要调用free函数。

#include
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函数：stat碰到软链接，会追述到源文件，穿透；lstat并不会穿透。

例子：模仿ls -l 文件

#include
#include
#include
#include
#include
#include
//getpwuid
#include
#include
//localtime
#include
//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));
 
 //文件类型
 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';

 //本用户的文件权限
 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';
 
 //本用户的组的文件权限
 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';
 
 //其他用户的文件权限
 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};
 //取得日期和时间
 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函数：判断调用程序的用户对于指定文件的权限（可读？可写？可执行？）

#includeint access(const char *pathname, int mode);

例子：

#include
#include
//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文件的权限，结果如下

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用户执行例子程序，查看/usr/include/time.h文件,结果如下。因为time.h是属于root用户的，对于其他用户来说是[r--]，所以得出下面的结果。

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

还是用ys用户执行，但是加上sudo，结果如下。发现结果和root用户相同。因为加了sudo，就编程了root用户。

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

7，truncate函数：截断文件和扩展文件的大小

#include
#include
int truncate(const char *path, off_t length);

path：文件

length：
length大于原来文件的大小，则扩展文件的大小至length
length小于原来文件的大小，则截断文件的大小至length

8，link函数：创建硬链接

#include
int link(const char *oldpath, const char *newpath);

返回值：成功返回0，失败返回-1，并设置errno。

9，symlink函数：创建软链接

#include
int symlink(const char *target, const char *linkpath);

返回值：成功返回0，失败返回-1，并设置errno。

10，readlink函数：找到软链接对应的实际文件，把文件的名字放入buf里。注意：硬链接不行。

#include
ssize_t readlink(const char *pathname, char *buf, size_t bufsiz);

返回值：成功返回写入buf的字节数，失败返回-1，并设置errno。

11，unlink函数：删除软硬链接，也可以删除文件。

#include
int unlink(const char *pathname);

返回值：成功返回0，失败返回-1，并设置errno。

有个特殊用法：下面的open代码想要创建hello文件，然后直接用unlink删除，但是能写入成功，ret是大于0的，程序执行完，发现没有做成hello文件。

结论：当执行unlink后，计数为0后，但，发现别的进程还引用这个文件，这个时间点，unlink不会删除这个文件，等这个进程结束后，再删除，所以下面的write代码能够写入成功。
利用这个特点可以实现：在线观看视频时，实际是把视频文件下载到了本地（然后代码里，使用unlink），看完后视频文件的计数为0，就自动删除了，不怕视频被泄露出去。

#include
#include
#include
#include
#include
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函数：改变文件的所属用户和组

#include
int chown(const char *pathname, uid_t owner, gid_t group);

pathname：文件

owner：用户ID（数字的）/etc/passwd

group：组ID（数字的）/etc/group

返回值：0成功，-1失败。

13，rename函数：重命名

#include
int rename(const char *oldpath, const char *newpath);

oldpath ：原来的文件名后者目录

newpath：新的文件名后者目录

返回值：0成功，-1失败。

14，getcwd函数：获得当前工作的目录

#includechar *getcwd(char *buf, size_t size);

buf：当前工作的目录

size：缓冲区大小

返回值：成功返回当前工作的目录 失败返回NULL

15，chdir函数：改变进程的工作目录

#includeint chdir(const char *path);

path：目标工作目录

返回值：0成功，-1失败

16，mkdir函数：创建目录

#include#includeint mkdir(const char *pathname, mode_t mode);

pathname：目标工作目录mode：mode & ~umask & 0777 。注意,如果没有x权限，则无法cd进入这个目录。返回值：0成功，-1失败

17，rmdir函数：删除目录，目录必须是空目录，也就是里面没有任何文件。

#includeint rmdir(const char *pathname);

18，opendir函数：打开目录

#include#includeDIR *opendir(const char *name);

name：目录名

返回值：a pointer to the directory stream

19，readdir函数：读目录

#include#includeDIR *opendir(const char *name);

dirp：opendir函数的返回值

返回值：结构体dirent，可以理解成最上面说的【目录项】NULL代表读到末尾或者有错误  NULL以外代表目录项的内容

20，closedir函数：关闭目录

#include#includeint closedir(DIR *dirp);

dirp：opendir函数的返回值

21，strerron函数：打印出errno对应的文字信息。

#includechar *strerror(int errnum);

errnum的宏放在文件：/usr/include/asm-generic/errno.h

例子：

#include
#include
#include
//EDEADLK
int main(){
 char* buf = strerror(EDEADLK);
 printf("%s\n", buf);//Resource deadlock avoided
}

22，dup和dup2函数：文件描述符的重定向

#includeint dup(int oldfd); int dup2(int oldfd, int newfd);

dup：和open类似，先打开一个新的文件描述符，让新的文件描述符也指向：oldfd指向的地方。成功返回新打开的文件描述符；失败返回-1.

dup2：先消除newfd的指向再让newfd指向oldfd指向的地方成功返回newfd；失败返回-1.

例子：调用printf2次，第一次printf把内容写到文件；第二次printf把内容打印到屏幕。

#include
#include
#include
#include
#include
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);
}