Linux学习——目录结构及文件基本操作

目录结构

Linux VS Windows

在讲 Linux 目录结构之前，你首先要清楚一点，那就是 Linux 的目录与 Windows 的目录的区别，或许对于一般操作上的感受来说没有多大不同，但从它们的实现机制来说是完全不同的。

一种不同是体现在目录与存储介质（磁盘，内存，DVD 等）的关系上，以往的 Windows 一直是以存储介质为主的，主要以盘符（C 盘，D 盘…）及分区来实现文件管理，然后之下才是目录，目录就显得不是那么重要，除系统文件之外的用户文件放在任何地方任何目录也是没有多大关系。所以通常 Windows 在使用一段时间后，磁盘上面的文件目录会显得杂乱无章（少数善于整理的用户除外吧）。然而 UNIX/Linux 恰好相反，UNIX 是以目录为主的，Linux 也继承了这一优良特性。 Linux 是以树形目录结构的形式来构建整个系统的，可以理解为树形目录是一个用户可操作系统的骨架。虽然本质上无论是目录结构还是操作系统内核都是存储在磁盘上的，但从逻辑上来说 Linux 的磁盘是“挂在”（挂载在）目录上的，每一个目录不仅能使用本地磁盘分区的文件系统，也可以使用网络上的文件系统。举例来说，可以利用网络文件系统（Network File System，NFS）服务器载入某特定目录等。

FHS 标准

Linux 的目录结构说复杂很复杂，说简单也很简单。复杂在于，因为系统的正常运行是以目录结构为基础的，对于初学者来说里面大部分目录都不知道其作用，重要与否，特别对于那些曾经的重度 Windows 用户，他们会纠结很长时间，关于我安装的软件在哪里这类问题。说它简单是因为，其中大部分目录结构是规定好了的（FHS 标准），是死的，当你掌握后，你在里面的一切操作都会变得井然有序。

FHS（英文：Filesystem Hierarchy Standard 中文：文件系统层次结构标准），多数 Linux 版本采用这种文件组织形式，FHS 定义了系统中每个区域的用途、所需要的最小构成的文件和目录同时还给出了例外处理与矛盾处理。

FHS 定义了两层规范，
第一层是， / 下面的各个目录应该要放什么文件数据，例如 /etc 应该放置设置文件，/bin 与 /sbin 则应该放置可执行文件等等。
第二层则是针对 /usr 及 /var 这两个目录的子目录来定义。例如 /var/log 放置系统日志文件，/usr/share 放置共享数据等等。

FHS 是根据以往无数 Linux 用户和开发者的经验总结出来的，并且会维持更新，FHS 依据文件系统使用的频繁与否以及是否允许用户随意改动（注意，不是不能，学习过程中，不要怕这些），将目录定义为四种交互作用的形态，如下表所示：

目录路径

顾名思义，路径就是你要去哪儿的路线嘛。如果你想进入某个具体的目录或者想获得某个目录的文件（目录本身也是文件）那就得用路径来找到了。

cd 命令：可以切换目录，
. ： 当前目录
… ：上一级目录（注意，我们上一节介绍过的，以 . 开头的文件都是隐藏文件，所以这两个目录必然也是隐藏的，你可以使用 ls -a 命令查看隐藏文件）
-：上一次所在目录
～ ：通常表示当前用户的 home 目录。
pwd 命令：可以获取当前所在路径（绝对路径）。

绝对路径

简单地说就是以根" / "目录为起点的完整路径，以你所要到的目录为终点。

如： /usr/local/bin，表示根目录下的 usr 目录中的 local 目录中的 bin 目录。

相对路径

相对路径是以当前目录 . 为起点，以你所要到的目录为终点。

如： usr/local/bin （这里假设你当前目录为根目录）。

你可能注意到，我们表示相对路径实际并没有加上表示当前目录的那个 . ，而是直接以目录名开头，因为这个 usr 目录为 / 目录下的子目录，是可以省略这个 . 的（以后会讲到一个类似不能省略的情况）；
如果是当前目录的上一级目录，则需要使用 … ，比如你当前目录为 /home/shiyanlou 目录下，根目录就应该表示为 …/…/ ，表示上一级目录（ home 目录）的上一级目录（ / 目录）。

常见文件操作函数

① open()

函数原型与头文件：

#include <sys/types.h>//这里提供类型pid_t和size_t的定义
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
--------------- // 需要的三个头文件
int open( const char * pathname, int flags);
int open( const char * pathname,int flags, mode_t mode);

功能：

打开和创建文件。

返回值：

成功：新打开的文件描述符
失败：-1
open返回的文件描述符一定是最小的而且没有被使用的。

函数说明:

参数pathname指向欲打开的文件路径字符串。

参数flags 所能使用的旗标:

O_RDONLY 以只读方式打开文件

O_WRONLY 以只写方式打开文件

O_RDWR 以可读写方式打开文件。

上述三种旗标是互斥的，必须制定一个且只能指定一个，也就是不可同时使用，但可与下列的旗标利用OR(|)运算符组合。

O_CREAT 若欲打开的文件不存在则自动建立该文件。

O_EXCL 如果O_CREAT也被设置，此指令会去检查文件是否存在。文件若不存在则建立该文件，否则将导致打开文件错误。此外，若O_CREAT与O_EXCL同时设置，并且欲打开的文件为符号连接，则会打开文件失败。

O_NOCTTY 如果欲打开的文件为终端机设备时，则不会将该终端机当成进程控制终端机。

O_TRUNC 若文件存在并且以可写的方式打开时，此旗标会令文件长度清为0，而原来存于该文件的资料也会消失。

O_APPEND 当读写文件时会从文件尾开始移动，也就是所写入的数据会以附加的方式加入到文件后面。

O_NONBLOCK 以不可阻断的方式打开文件，也就是无论有无数据读取或等待，都会立即返回进程之中。

O_NDELAY 同O_NONBLOCK。

O_SYNC 以同步的方式打开文件。

O_NOFOLLOW 如果参数pathname 所指的文件为一符号连接，则会令打开文件失败。

O_DIRECTORY 如果参数pathname 所指的文件并非为一目录，则会令打开文件失败。

此为Linux2.2以后特有的旗标，以避免一些系统安全问题。参数mode 则有下列数种组合，只有在建立新文件时才会生效，此外真正建文件时的权限会受到umask值所影响，因此该文件权限应该为（mode-umaks）。

S_IRWXU00700 权限，代表该文件所有者具有可读、可写及可执行的权限。

S_IRUSR 或S_IREAD，00400权限，代表该文件所有者具有可读取的权限。

S_IWUSR 或S_IWRITE，00200 权限，代表该文件所有者具有可写入的权限。

S_IXUSR 或S_IEXEC，00100 权限，代表该文件所有者具有可执行的权限。

S_IRWXG 00070权限，代表该文件用户组具有可读、可写及可执行的权限。

S_IRGRP 00040 权限，代表该文件用户组具有可读的权限。

S_IWGRP 00020权限，代表该文件用户组具有可写入的权限。

S_IXGRP 00010 权限，代表该文件用户组具有可执行的权限。

S_IRWXO 00007权限，代表其他用户具有可读、可写及可执行的权限。

S_IROTH 00004 权限，代表其他用户具有可读的权限

S_IWOTH 00002权限，代表其他用户具有可写入的权限。

S_IXOTH 00001 权限，代表其他用户具有可执行的权限。

 int fd=open("file",O_WRONLY|O_CREAT,0644); 
  //file文件不存在，所以在书写第二个参数时，记得把O_CREAT加上，
 //如果不加O_CREAT的话，程序就会报此文件不存在

错误代码

EEXIST 参数pathname 所指的文件已存在，却使用了O_CREAT和O_EXCL旗标。

EACCESS 参数pathname所指的文件不符合所要求测试的权限。

EROFS 欲测试写入权限的文件存在于只读文件系统内。

EFAULT 参数pathname指针超出可存取内存空间。

EINVAL 参数mode 不正确。

ENAMETOOLONG 参数pathname太长。

ENOTDIR 参数pathname不是目录。

ENOMEM 核心内存不足。

ELOOP 参数pathname有过多符号连接问题。

EIO I/O 存取错误。

fopen与open的区别

以可写的方式fopen一个文件时，如果文件不存在则会自动创建，而open一个文件时必须明确O_CREAT才会创建文件，否则文件不存在就出错返回

② close()

打开的文件描述符一定要记得关闭，否则资源会被大量的占用，导致内存不够！！！

函数原型与头文件：

#include <unistd.h>     // 头文件

int close(int fd)
参数说明：
 fd：是需要关闭的文件描述符

功能：

关闭一个已经打开的文件

返回值：

成功：返回0；
失败：返回-1，并设置errno

③ read()

函数原型与头文件：

 #include <unistd.h>
 
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

功能与参数说明：

把参数fd所指的文件传送count 个字节到buf 指针所指的内存中。

返回值：

返回所读取的字节数；
0（读到EOF）；
-1（出错）。

④ write()

函数原型与头文件：

 #include <unistd.h>

ssize_t write(int fd, void *buf, size_t count);

功能与参数说明：

把参数buf所指的内容(待写入的字符串)写入count个字节到参数放到**所指的文件(fd)**内。

返回值：

如果顺利write()会返回实际写入的字节数。
当有错误发生时则返回-1，错误代码存入errno中。

返回值一般总是等于 count，否则就是出错了。常见的出错原因是磁盘空间满了或者超过了文件大小限制。

对于普通文件，写操作始于 cfo 。如果打开文件时使用了 O_APPEND，则每次写操作都将数据写入文件末尾。成功写入后，cfo 增加，增量为实际写入的字节数。

⑤ lseek()

函数原型与头文件

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

off_t lseek(int fd, off_t offset,int whence);

功能

用于在指定的文件描述符中将将文件指针定位到相应位置。

参数说明

fd：文件描述符

offset：偏移量，每一个读写操作所需要移动的距离，单位是字节，可正可负（向前移，向后移）

whence:
SEEK_SET:当前位置为文件的开头，新位置为偏移量的大小

SEEK_CUR:当前位置为指针的位置，新位置为当前位置加上偏移量

SEEK_END:当前位置为文件的结尾，新位置为文件大小加上偏移量的大小

返回值：

成功：返回当前位移
失败：返回-1