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# Linux中stat函数和stat命令详解
## 1. 概述
在Linux系统中，stat函数和stat命令是获取文件或文件系统状态信息的重要工具。它们能够提供关于文件的详细元数据，包括文件大小、权限、所有者、时间戳等关键信息。理解并熟练使用这些工具对于系统管理员、开发人员和安全分析师来说至关重要。
### 1.1 stat函数与stat命令的关系
stat函数是Linux系统调用（system call）的一部分，它通过编程接口提供给开发者使用。而stat命令则是基于这些系统调用实现的用户空间工具，为命令行用户提供了方便的访问方式。
| 特性 | stat函数 | stat命令 |
|-------------|---------------------------|---------------------------|
| 实现层面 | 系统调用（内核层面） | 用户空间工具 |
| 使用方式 | 编程接口（C/C++等） | 命令行界面 |
| 输出格式 | 结构体形式 | 可读性强的格式化输出 |
| 灵活性 | 高（可编程处理） | 中等（依赖命令参数） |
### 1.2 应用场景
stat工具在以下场景中特别有用：
- 文件信息检查：快速查看文件详细信息
- 脚本编程：在shell脚本或程序中获取文件属性
- 系统监控：跟踪文件变化
- 安全分析：检查文件权限和所有权
- 调试：验证文件状态和属性
## 2. stat系统函数
### 2.1 函数原型
在C语言中，stat函数族有以下几种形式：
```c
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
int stat(const char *pathname, struct stat *statbuf);
int fstat(int fd, struct stat *statbuf);
int lstat(const char *pathname, struct stat *statbuf);
pathname：文件路径字符串fd：已打开的文件描述符statbuf：用于存储结果的stat结构体指针成功时返回0，失败时返回-1并设置errno。
stat结构体定义如下（具体字段可能因系统而异）：
struct stat {
dev_t st_dev; /* 设备ID */
ino_t st_ino; /* inode号 */
mode_t st_mode; /* 文件类型和权限 */
nlink_t st_nlink; /* 硬链接数 */
uid_t st_uid; /* 所有者用户ID */
gid_t st_gid; /* 所有者组ID */
dev_t st_rdev; /* 特殊文件设备ID */
off_t st_size; /* 文件大小（字节） */
blksize_t st_blksize; /* 文件系统I/O块大小 */
blkcnt_t st_blocks; /* 分配的512B块数量 */
/* 时间戳 */
struct timespec st_atim; /* 最后访问时间 */
struct timespec st_mtim; /* 最后修改时间 */
struct timespec st_ctim; /* 最后状态变更时间 */
};
#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <time.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
if (argc != 2) {
fprintf(stderr, "Usage: %s <file>\n", argv[0]);
return 1;
}
struct stat sb;
if (stat(argv[1], &sb) == -1) {
perror("stat");
return 1;
}
printf("File type: ");
switch (sb.st_mode & S_IFMT) {
case S_IFBLK: printf("block device\n"); break;
case S_IFCHR: printf("character device\n"); break;
case S_IFDIR: printf("directory\n"); break;
case S_IFIFO: printf("FIFO/pipe\n"); break;
case S_IFLNK: printf("symlink\n"); break;
case S_IFREG: printf("regular file\n"); break;
case S_IFSOCK: printf("socket\n"); break;
default: printf("unknown?\n"); break;
}
printf("File size: %lld bytes\n", (long long) sb.st_size);
printf("Last status change: %s", ctime(&sb.st_ctim.tv_sec));
printf("Last file access: %s", ctime(&sb.st_atim.tv_sec));
printf("Last file modification: %s", ctime(&sb.st_mtim.tv_sec));
return 0;
}
int is_readable(const char *filename) {
struct stat sb;
if (stat(filename, &sb) == -1) {
return 0; // 文件不存在或不可访问
}
// 检查所有者是否有读权限
if ((sb.st_mode & S_IRUSR) && (getuid() == sb.st_uid)) {
return 1;
}
// 检查组是否有读权限
if ((sb.st_mode & S_IRGRP) && (getgid() == sb.st_gid)) {
return 1;
}
// 检查其他用户是否有读权限
if (sb.st_mode & S_IROTH) {
return 1;
}
return 0;
}
| 函数 | 作用对象 | 符号链接处理 | 使用场景 |
|---|---|---|---|
| stat | 路径名 | 跟随（解引用） | 普通文件 |
| fstat | 文件描述符 | 不适用 | 已打开的文件 |
| lstat | 路径名 | 不跟随 | 需要检测符号链接本身的情况 |
stat命令的基本语法：
stat [OPTION]... FILE...
$ stat /etc/passwd
File: /etc/passwd
Size: 2924 Blocks: 8 IO Block: 4096 regular file
Device: 802h/2050d Inode: 132241 Links: 1
Access: (0644/-rw-r--r--) Uid: ( 0/ root) Gid: ( 0/ root)
Access: 2023-04-15 09:25:32.000000000 +0800
Modify: 2023-04-01 11:23:45.000000000 +0800
Change: 2023-04-01 11:23:45.000000000 +0800
Birth: 2022-12-10 14:36:26.000000000 +0800
| 选项 | 描述 |
|---|---|
-L |
跟随符号链接（默认行为） |
-f |
显示文件系统状态而非文件状态 |
-t |
以简洁格式显示信息 |
-c |
使用指定格式输出 |
--printf=FORMAT |
类似-c但解释反斜杠转义 |
stat命令支持通过-c或--format选项自定义输出格式：
$ stat -c "%n %s %A %U:%G" /etc/passwd
/etc/passwd 2924 -rw-r--r-- root:root
常用格式说明符：
| 说明符 | 描述 |
|---|---|
%n |
文件名 |
%s |
文件大小（字节） |
%b |
分配的块数 |
%F |
文件类型 |
%A |
可读的权限 |
%a |
八进制权限 |
%U |
所有者名称 |
%G |
组名称 |
%x |
最后访问时间 |
%y |
最后修改时间 |
%z |
最后状态变更时间 |
%w |
文件创建时间 |
$ stat -c "%n: Size=%s bytes, Owner=%U, Perm=%a" /etc/{passwd,shadow,group}
/etc/passwd: Size=2924 bytes, Owner=root, Perm=644
/etc/shadow: Size=1567 bytes, Owner=root, Perm=640
/etc/group: Size=1374 bytes, Owner=root, Perm=644
# 监控文件修改时间变化
while true; do
stat -c "%y" /path/to/file
sleep 1
done
diff <(stat file1) <(stat file2)
使用-f选项可以获取文件系统信息：
$ stat -f /
File: "/"
ID: 6a9e0b8b18e53b7e Namelen: 255 Type: ext4/ext3/ext2
Block size: 4096 Fundamental block size: 4096
Blocks: Total: 61079746 Free: 43839662 Available: 40797990
Inodes: Total: 15523840 Free: 13981031
#include <sys/stat.h>
#include <stdbool.h>
bool is_regular_file(const char *path) {
struct stat path_stat;
stat(path, &path_stat);
return S_ISREG(path_stat.st_mode);
}
bool is_directory(const char *path) {
struct stat path_stat;
stat(path, &path_stat);
return S_ISDIR(path_stat.st_mode);
}
if [ -f "$file" ]; then
echo "Regular file"
elif [ -d "$file" ]; then
echo "Directory"
fi
#include <sys/stat.h>
#include <stdbool.h>
bool is_newer(const char *file1, const char *file2) {
struct stat stat1, stat2;
stat(file1, &stat1);
stat(file2, &stat2);
if (stat1.st_mtim.tv_sec > stat2.st_mtim.tv_sec) {
return true;
} else if (stat1.st_mtim.tv_sec == stat2.st_mtim.tv_sec) {
return stat1.st_mtim.tv_nsec > stat2.st_mtim.tv_nsec;
}
return false;
}
# 将file1的时间戳设置为与file2相同
touch -r file2 file1
# 设置特定时间
touch -t 202301011200.00 file
mode_t get_umask() {
mode_t mask = umask(0);
umask(mask);
return mask;
}
mode_t calculate_mode(mode_t desired_mode) {
return desired_mode & ~get_umask();
}
int create_secure_file(const char *path) {
int fd = open(path, O_WRONLY|O_CREAT|O_EXCL, 0600);
if (fd == -1) {
perror("open");
return -1;
}
// 文件已安全创建，仅所有者有读写权限
return fd;
}
stat操作通常需要访问文件系统元数据，可能涉及磁盘I/O。在性能敏感的场景中，频繁的stat调用可能成为瓶颈。
优化策略： - 缓存stat结果 - 使用文件描述符而非路径名（fstat通常比stat快） - 批量处理文件
不同文件系统对stat的支持可能有差异：
| 文件系统 | 特性支持 |
|---|---|
| ext4 | 完整支持，包括纳秒时间戳 |
| FAT32 | 不支持符号链接，时间戳精度低 |
| NTFS | 支持ACL等扩展属性 |
| NFS | 网络延迟可能影响性能 |
竞态条件：在stat和使用结果之间文件状态可能改变
符号链接攻击： “`c // 不安全的代码 struct stat sb; stat(”/tmp/userfile”, &sb); if (sb.st_uid == getuid()) { // 可能在这期间符号链接被改变 open(“/tmp/userfile”, O_RDWR); }
// 更安全的版本 int fd = open(“/tmp/userfile”, O_RDWR|O_NOFOLLOW); if (fd == -1) { // 处理错误 } fstat(fd, &sb); if (sb.st_uid == getuid()) { // 安全操作 }
3. **权限检查**：不要依赖stat结果进行安全决策，应使用实际访问检查
```c
// 不推荐的方式
if (sb.st_mode & S_IRUSR) {
// 认为可以读取
}
// 更好的方式
if (access(path, R_OK) == 0) {
// 确实可以读取
}
Windows差异：
_stat函数，结构体略有不同macOS差异：
st_birthtime而非st_ctime标准化：
Q1: stat和ls命令有什么区别？
A1: ls是面向用户的工具，提供格式化的目录列表；stat则提供更详细的技术元数据。ls的输出更简洁，stat的输出更全面。
Q2: 为什么stat显示的时间戳有时不准确？
A2: 可能原因包括： - 文件系统不支持高精度时间戳（如FAT） - 系统时区配置问题 - 时钟同步（NTP）导致的时间跳变
Q3: 如何递归统计目录下所有文件的信息？
A3: 使用find结合stat：
find /path/to/dir -type f -exec stat -c "%n %s" {} \;
Q4: st_blocks和st_size有什么区别？
A4: st_size是文件逻辑大小，st_blocks是实际分配的磁盘空间（通常以512B为单位）。由于稀疏文件和文件系统块大小，两者可能不同。
stat函数和命令是Linux系统中强大的文件信息获取工具。通过本文的详细介绍，您应该已经掌握了：
无论是系统管理、脚本编写还是应用开发，熟练使用stat工具都能显著提高工作效率和程序可靠性。
ls: 基本文件列表file: 文件类型检测find: 文件搜索touch: 修改文件时间戳access(): 检查文件访问权限utime(): 修改文件时间chmod(): 修改文件权限fstatat(): 相对路径版本的stat/proc/filesystems: 已注册的文件系统类型/etc/mtab: 已挂载的文件系统/usr/include/sys/stat.h: stat结构体定义”`
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