【Linux 封神之路】目录操作 + 文件属性实战：C 语言 API 全解析（附目录遍历 / 权限修改案例）

小杨同学66
38 阅读11分钟

【Linux 封神之路】目录操作 + 文件属性实战：C 语言 API 全解析（附目录遍历 / 权限修改案例）

大家好，我是专注 Linux 技术分享的小杨。上一篇给大家拆解了文件读写和时间编程，今天接着 Linux 文件系统核心技能，聚焦 “目录操作” 和 “文件属性获取”—— 这两个是嵌入式开发、服务器运维的高频需求，比如创建目录、遍历文件夹、修改文件权限、获取文件大小 / 创建时间等场景都离不开。结合《文件属性及目录操作》PDF 资料，从核心函数解析到实战案例，手把手教你用 C 语言操控 Linux 目录和文件属性，新手直接套用代码！

一、先理清：目录操作与文件属性的核心应用场景

在 Linux 开发中，目录操作和文件属性获取是 “文件系统操控” 的基础，常见应用场景包括：

  • 目录管理：创建项目目录（如mkdir -p src/include）、切换工作目录、删除空目录；
  • 文件夹遍历：批量处理文件（如遍历日志目录、批量修改后缀）、统计目录下文件个数；
  • 文件属性查询：获取文件大小、创建时间、权限、类型（普通文件 / 目录 / 设备文件）；
  • 权限管理：动态修改文件 / 目录权限（如给可执行程序添加执行权限）。

下面按 “目录操作→文件属性” 的顺序，拆解每个核心函数的用法和实战代码。

二、实战 1：目录操作核心 API（创建 / 切换 / 遍历 / 删除）

Linux 目录操作的核心函数都封装在<unistd.h>和<dirent.h>头文件中，按 “打开→操作→关闭” 的流程使用，与文件操作逻辑一致。

1. 核心函数详解（按使用频率排序）

函数功能核心参数 / 返回值类比 Shell 命令
getcwd获取当前工作目录路径参数 1：存储路径的缓冲区；参数 2：缓冲区大小；返回值：成功返回缓冲区地址，失败返回NULLpwd
mkdir创建空目录参数 1：目录路径（如"test_dir"）；参数 2：目录权限（如0755）；返回值：0 成功，-1 失败mkdir
chdir切换工作目录参数：目标路径（绝对 / 相对路径）；返回值：0 成功，-1 失败cd
rmdir删除空目录参数：目录路径；返回值：0 成功，-1 失败（仅能删除空目录）rmdir
opendir打开目录参数：目录路径；返回值：目录描述符指针（DIR *），失败返回NULL无（打开目录准备遍历）
readdir读取目录内容参数：opendir返回的目录指针；返回值：struct dirent *（文件信息），读取完毕返回NULLls
closedir关闭目录参数：opendir返回的目录指针；返回值：0 成功，-1 失败无（关闭目录释放资源）
chmod修改文件 / 目录权限参数 1：路径；参数 2：目标权限（如0777）；返回值：0 成功，-1 失败chmod

2. 实战案例 1：目录创建 + 切换 + 获取当前路径

模拟项目初始化流程：创建project/src和project/include目录，切换到该目录，打印当前路径：

c

运行

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

int main() {
    // 1. 创建多级目录（需先创建project，再创建子目录）
    if (mkdir("project", 0755) == -1) {
        perror("mkdir project failed");
        // 目录已存在时不影响后续操作，继续执行
    }
    if (mkdir("project/src", 0755) == -1) {
        perror("mkdir project/src failed");
    }
    if (mkdir("project/include", 0755) == -1) {
        perror("mkdir project/include failed");
    }

    // 2. 切换到project目录
    if (chdir("project") == -1) {
        perror("chdir failed");
        return 1;
    }

    // 3. 获取当前工作目录并打印
    char buf[1024];
    if (getcwd(buf, sizeof(buf)) == NULL) {
        perror("getcwd failed");
        return 1;
    }
    printf("当前工作目录：%s\n", buf); // 输出：xxx/project

    return 0;
}

3. 实战案例 2：目录遍历（统计目录下文件个数）

遍历project目录，打印所有文件 / 目录名称，统计普通文件和目录的个数：

c

运行

#include <stdio.h>
#include <dirent.h>
#include <sys/stat.h>

int main() {
    // 1. 打开目录
    DIR *dir = opendir("project");
    if (dir == NULL) {
        perror("opendir failed");
        return 1;
    }

    // 2. 读取目录内容（循环读取所有文件）
    struct dirent *entry;
    int file_count = 0;  // 普通文件计数
    int dir_count = 0;   // 目录计数

    printf("project目录下的内容：\n");
    while ((entry = readdir(dir)) != NULL) {
        // 跳过当前目录（.）和上级目录（..）
        if (strcmp(entry->d_name, ".") == 0 || strcmp(entry->d_name, "..") == 0) {
            continue;
        }

        // 打印文件名和文件类型
        printf("名称：%s\t", entry->d_name);
        switch (entry->d_type) {
            case DT_REG:  // 普通文件
                printf("类型：普通文件\n");
                file_count++;
                break;
            case DT_DIR:  // 目录文件
                printf("类型：目录\n");
                dir_count++;
                break;
            case DT_LNK:  // 链接文件
                printf("类型：链接文件\n");
                break;
            default:
                printf("类型：其他\n");
                break;
        }
    }

    // 3. 关闭目录
    closedir(dir);

    // 4. 打印统计结果
    printf("\n统计：普通文件%d个，目录%d个\n", file_count, dir_count);
    return 0;
}

4. 关键注意事项

  • readdir返回的struct dirent结构体中，d_type字段直接标识文件类型（无需额外判断），常用值：DT_REG（普通文件）、DT_DIR（目录）、DT_LNK（链接文件）；
  • rmdir仅能删除空目录，若目录非空，需先删除目录内所有文件 / 子目录，再删除该目录；
  • 创建多级目录时（如a/b/c），需按层级创建（先创建a，再创建a/b，最后创建a/b/c），mkdir不支持直接创建多级目录。

三、实战 2：文件属性获取与解析（大小 / 权限 / 时间）

文件属性包含文件大小、权限、创建时间、所有者等信息，核心通过stat系列函数获取，配合struct stat结构体解析，是日志统计、文件管理的核心技能。

1. 核心函数与结构体详解

（1）3 个核心获取函数（按需选择）
函数功能差异适用场景
stat获取文件属性，不跟随符号链接普通文件 / 目录属性查询
lstat获取文件属性，跟随符号链接（返回链接文件本身的属性）符号链接文件属性查询
fstat通过文件描述符（open返回值）获取属性已打开文件的属性查询（避免重复路径解析）
（2）核心结构体struct stat关键字段
字段含义实用场景
st_size文件大小（字节）统计文件占用空间、判断文件是否为空
st_mode文件类型 + 权限判断文件类型、解析文件权限（如rw-r--r--）
st_atime最后访问时间（如read操作）日志统计：文件最后被访问时间
st_mtime最后修改时间（文件内容修改）版本管理：判断文件是否被修改
st_ctime最后状态修改时间（权限 / 所有者修改）权限变更审计
st_uid/st_gid文件所有者 ID / 组 ID权限控制：判断当前用户是否有权操作文件

2. 实战案例 1：解析文件属性（大小 / 权限 / 时间）

获取project/src目录下某文件的属性，解析并打印文件大小、权限、创建时间：

c

运行

#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>
#include <string.h>

// 解析文件权限（将st_mode转换为字符串格式，如rw-r--r--）
void get_file_permission(mode_t mode, char *perm) {
    // 初始化权限字符串（10个字符：-rwxrwxrwx）
    memset(perm, '-', 10);
    perm[10] = '\0';

    // 判断文件类型（第一个字符）
    if (S_ISREG(mode)) perm[0] = '-';    // 普通文件
    else if (S_ISDIR(mode)) perm[0] = 'd'; // 目录
    else if (S_ISLNK(mode)) perm[0] = 'l'; // 链接文件
    else if (S_ISCHR(mode)) perm[0] = 'c'; // 字符设备
    else if (S_ISBLK(mode)) perm[0] = 'b'; // 块设备

    // 所有者权限（r=4, w=2, x=1）
    if (mode & S_IRUSR) perm[1] = 'r';
    if (mode & S_IWUSR) perm[2] = 'w';
    if (mode & S_IXUSR) perm[3] = 'x';

    // 组用户权限
    if (mode & S_IRGRP) perm[4] = 'r';
    if (mode & S_IWGRP) perm[5] = 'w';
    if (mode & S_IXGRP) perm[6] = 'x';

    // 其他用户权限
    if (mode & S_IROTH) perm[7] = 'r';
    if (mode & S_IWOTH) perm[8] = 'w';
    if (mode & S_IXOTH) perm[9] = 'x';
}

int main() {
    struct stat buf;
    char perm[11]; // 存储权限字符串（如rw-r--r--）

    // 1. 获取文件属性（以project/src/test.c为例，需先创建该文件）
    if (stat("project/src/test.c", &buf) == -1) {
        perror("stat failed");
        return 1;
    }

    // 2. 解析并打印属性
    printf("文件属性解析：\n");
    printf("文件大小：%ld 字节\n", buf.st_size);

    // 解析权限
    get_file_permission(buf.st_mode, perm);
    printf("文件权限：%s\n", perm);

    // 解析时间（转换为本地时间字符串）
    printf("最后访问时间：%s", ctime(&buf.st_atime));
    printf("最后修改时间：%s", ctime(&buf.st_mtime));
    printf("创建时间：%s", ctime(&buf.st_ctime));

    return 0;
}

3. 实战案例 2：修改文件权限（chmod应用）

将test.c文件权限修改为rwxr-xr-x（0755），再验证修改结果：

c

运行

#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>

int main() {
    // 1. 修改文件权限为0755（rwxr-xr-x）
    if (chmod("project/src/test.c", 0755) == -1) {
        perror("chmod failed");
        return 1;
    }
    printf("权限修改成功！\n");

    // 2. 验证修改结果
    struct stat buf;
    if (stat("project/src/test.c", &buf) == -1) {
        perror("stat failed");
        return 1;
    }

    // 打印修改后的权限（简化判断）
    printf("修改后权限：");
    printf((buf.st_mode & S_IRUSR) ? "r" : "-");
    printf((buf.st_mode & S_IWUSR) ? "w" : "-");
    printf((buf.st_mode & S_IXUSR) ? "x" : "-");
    printf((buf.st_mode & S_IRGRP) ? "r" : "-");
    printf((buf.st_mode & S_IWGRP) ? "w" : "-");
    printf((buf.st_mode & S_IXGRP) ? "x" : "-");
    printf((buf.st_mode & S_IROTH) ? "r" : "-");
    printf((buf.st_mode & S_IWOTH) ? "w" : "-");
    printf((buf.st_mode & S_IXOTH) ? "x" : "-");
    printf("\n");

    return 0;
}

4. 关键注意事项

  • 文件权限的八进制表示：0755对应rwxr-xr-x，0644对应rw-r--r--，嵌入式开发中常用这两种权限；
  • ctime函数将时间戳转换为字符串时，会自动添加换行符，打印时无需额外加\n；
  • lstat与stat的区别：对符号链接文件，stat返回链接指向的原文件属性，lstat返回链接文件本身的属性，需根据需求选择。

四、综合实战：目录遍历 + 属性统计（批量文件管理）

结合目录遍历和文件属性解析，实现一个 “目录文件统计工具”：遍历指定目录，统计普通文件个数、总大小、最大文件名称：

c

运行

#include <stdio.h>
#include <dirent.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

#define MAX_PATH 1024

int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc != 2) {
        printf("用法：%s <目录路径>\n", argv[0]);
        return 1;
    }

    DIR *dir = opendir(argv[1]);
    if (dir == NULL) {
        perror("opendir failed");
        return 1;
    }

    struct dirent *entry;
    int file_count = 0;
    long total_size = 0;
    long max_size = 0;
    char max_file[MAX_PATH] = "";

    while ((entry = readdir(dir)) != NULL) {
        if (strcmp(entry->d_name, ".") == 0 || strcmp(entry->d_name, "..") == 0) {
            continue;
        }

        // 拼接文件完整路径
        char file_path[MAX_PATH];
        snprintf(file_path, sizeof(file_path), "%s/%s", argv[1], entry->d_name);

        // 获取文件属性
        struct stat buf;
        if (stat(file_path, &buf) == -1) {
            perror("stat failed");
            continue;
        }

        // 仅统计普通文件
        if (S_ISREG(buf.st_mode)) {
            file_count++;
            total_size += buf.st_size;

            // 记录最大文件
            if (buf.st_size > max_size) {
                max_size = buf.st_size;
                strcpy(max_file, entry->d_name);
            }
        }
    }

    closedir(dir);

    // 打印统计结果
    printf("目录：%s\n", argv[1]);
    printf("普通文件总数：%d\n", file_count);
    printf("文件总大小：%ld 字节（%.2f KB）\n", total_size, total_size / 1024.0);
    if (file_count > 0) {
        printf("最大文件：%s（%ld 字节）\n", max_file, max_size);
    }

    return 0;
}

编译与运行

bash

运行

# 编译
gcc dir_stat.c -o dir_stat
# 运行（统计project目录）
./dir_stat project

输出结果示例

plaintext

目录：project
普通文件总数：3
文件总大小：1200 字节（1.17 KB）
最大文件：test.c（800 字节）

五、避坑指南：常见错误解决

  1. 目录遍历时报错 “Too many open files” ：

    • 原因：打开目录后未调用closedir关闭，导致文件描述符泄露；
    • 解决：遍历完成后必须调用closedir(dir)，释放目录描述符。

  2. stat函数报错 “No such file or directory” ：

    • 原因：文件路径错误（相对路径需基于当前工作目录，或使用绝对路径）；
    • 解决：用getcwd确认当前工作目录，或拼接绝对路径（如/home/user/project/test.c）。

  3. 权限解析错误（如x权限未正确显示） ：

    • 原因：st_mode与权限掩码（如S_IXUSR）的按位与判断错误；
    • 解决：确认权限掩码使用正确（所有者用S_IRUSR/S_IWUSR/S_IXUSR，组用户用S_IRGRP等）。

  4. rmdir报错 “Directory not empty” ：

    • 原因：目录内有文件 / 子目录，rmdir仅能删除空目录；
    • 解决：先遍历目录删除所有文件 / 子目录，再删除该目录（可递归实现）。

六、总结：核心技能与应用场景

  1. 目录操作：

    • 基础操作（mkdir/chdir/getcwd）：适合项目初始化、工作目录切换；
    • 遍历操作（opendir/readdir/closedir）：适合批量文件处理、目录统计；

  2. 文件属性：

    • 属性获取（stat/lstat/fstat）：适合文件管理、日志统计、权限判断；
    • 权限修改（chmod）：适合动态调整文件访问权限，保障系统安全；

  3. 嵌入式适配：

    • 权限控制：嵌入式设备中文件权限需严格配置（如0755执行权限、0644只读权限），避免权限过高导致安全风险；
    • 资源释放：目录 / 文件操作后必须关闭（closedir/close），避免嵌入式设备资源耗尽。

掌握目录操作和文件属性解析，能应对 Linux 开发中 90% 的文件系统相关需求，比如日志管理、批量部署、权限审计等。下一篇博客，我会给大家整理 “Linux 多进程 / 多线程编程”，解决并发执行、资源同步等问题，敬请关注！

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