UFRJ IM - DCC. Departamento de Ciência da Computação. Tópicos Especiais em Programação. 12/4/aa Profª Valeria Menezes Bastos 1

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1 UFRJ IM - DCC Departamento de Ciência da Computação Tópicos Especiais em Programação 12/4/aa Profª Valeria Menezes Bastos 1

2 Manipulação de arquivos Sistemas de Arquivos UNIX Trabalhando com arquivos Conceitos básicos sobre FS Sistemas de arquivos UNIX Diretórios, arquivos e dispositivos Syscalls e funções Chamadas ao sistema (write, read, open, etc.) Streams, chamadas à standard I/O (stdin, stdout, stderr) Tratamento de exceções (errno) Chamadas de sistema avançadas (varrendo diretórios, tratamento de erros) 2

3 Organização multinível aplicação FS lógico organização de arquivos diretórios, nomes de arquivos, proteção mapeamento de blocos lógicos em blocos físicos e gerência do espaço livre no disco FS básico comandos genéricos para escrita e leitura de blocos físicos Controle de E/S dispositivos drivers de dispositivos e rotinas de tratamento de interrupção 3

4 Sistema de Arquivos Componentes Arquivos Diretório organiza e fornece informações sobre todos os arquivos do sistema Partições disco lógico ou volume: conjunto de diretórios Arquivo Coleção de registros relacionados, definidos por seu criador Tipo abstrato de dado 4

5 FS Linux Linux mantém o modelo de FS UNIX Um arquivo pode ser qualquer coisa capaz de manipular a saída e a entrada de um fluxo de: Objetos armazenados em disco Dados buscados pela rede Drivers de dispositivos Canais de comunicação entre processos 5

6 Atributos de arquivos Nome Tipo Localização Tamanho Proteção Hora, data... pointer para um dispositivo e localização do arquivo nesse dispositivo informação para controle de acesso: read, write, execute,... criação, última modificação, últimos atributos modificados dependente do sistema 6

7 Operações sobre arquivos criar escrever ler reposicionar dentro do arquivo remover truncar renomear alocar espaço e criar uma entrada no diretório write pointer read pointer liberar espaço e apagar a entrada no diretório pode ser o mesmo ponteiro todos os atributos ficam iguais menos o tamanho (igual a zero) 7

8 ... Mais operações sobre arquivos copiar abrir (open) fechar (close) O SO mantém informação sobre arquivos abertos em uma tabela open file table a abertura retorna um índice para a tabela (descritor de arquivo ou file descriptor) básicas: open close read write ioctl passa controles específicos para um driver de dispositivo 8

9 Tipos de arquivo UNIX extensão exe, com, bin, obj, asm, bat, txt, doc, lib, ps, devi, gif, arc, zip,... extensões podem ser usadas mas não são reconhecidas números mágicos número no início de alguns arquivos que identifica seu tipo tipos suportados arquivos regulares dispositivos de bloco e de caractere 9

10 Estrutura de arquivos Formato especial determinado pelo SO imposição de estrutura pelo SO por ex.: para facilitar a carga na memória e localização da primeira instrução a ser executada de um arquivo executável quanto maior a quantidade de estruturas suportadas mais complexo o SO UNIX: uma única estrutura sequência de bytes (8 bits) 10

11 Blocos Registros lógicos UNIX: registro lógico é 1 byte blocos físicos por ex.: setor 512 bytes cluster no DOS ou data block no UNIX todas as operações de E/S de baixo nível são realizadas sobre um bloco (e não sobre frações de bloco) Os programas trabalham com funções de mais alto nível sobre registros lógicos 11

12 Diretórios Diretório Guarda informações de todos os arquivos no volume (ou partição) Pode ser visto como uma tabela de símbolos que mapeia nomes de arquivos para as entradas da tabela cada entrada contém os atributos de um arquivo No UNIX, o diretório também é um arquivo, entretanto é necessário usar operações especiais para sua manipulação (opendir(), readdir(),...) 12

13 Diretórios Operações sobre o diretório procurar por um arquivo criar um arquivo deletar um arquivo listar o diretório e adicionar ao diretório e remover do diretório renomear um arquivo percorrer o sistema de arquivos Para fazer backup, por exemplo 13

14 Hierarquia Diretório em árvore root bin etc dev usr home current directory sh local etc bin 14

15 Subdiretórios subdiretórios Permitem ao usuário estabelecer uma organização lógica para seus arquivos Subdiretórios são também arquivos, com formato root (/) específico estabelecido pelo sistema Topo da hierarquia Facilitam a localização dos arquivos man hier - descrição da hierarquia de diretórios no sistema Contém todos os arquivos do sistema 15

16 Diretórios Diretório atual Diretório em uso (no momento) Referências a arquivo são buscadas no diretório atual através de syscall cd - chama a syscall correspondente pathnames Current directory./ absoluto começa na raiz e segue até a folha relativo começa no diretório atual./ 16

17 Operações sobre Diretórios Deletar subdiretório só permitir quando estiver vazio deletar todo o seu conteúdo incluindo subdiretórios Acessar arquivos de outros usuários conhecer o caminho (path) rm (remove) rmdir 17

18 Diretório como grafo acíclico Um arquivo (ou subdiretório) pode pertencer a dois subdiretórios diferentes Generalização da estrutura em árvore Implementação: Através de links Ponteiro para o arquivo (path) Usando o comando ln na shell é possível fazer links para o mesmo arquivo de diretórios diferentes hardlinks e symlinks 18

19 Diretório como grafo acíclico root bin etc dev usr home sh local etc bin 19

20 Dispositivos Dispositivos de bloco Dispositivos de caractere acesso direto ou sequencial /dev Cada dispositivo é representado em /dev como um arquivo de dispositivo quando se lê ou escreve em um arquivo de dispositivo, o dado vem de ou vai para o dispositivo que representa Normalmente arquivos de dispositivo existem, embora o próprio dispositivo não esteja instalado um arquivo como /dev/das não significa que você realmente tenha um disco rígido SCSI 20

21 Dispositivos Arquivos em /dev Nenhum programa especial é necessário para ter acesso a dispositivos Por ex.: enviar um arquivo à impressora $ cat filename > /dev/lpt1 $ Mas não é uma boa ideia ter várias pessoas enviando arquivos para a impressora ao mesmo tempo Normalmente se usa lpr Este programa garante que só um arquivo está sendo impresso de cada vez 21

22 Dispositivos dispositivos aparecem como arquivos no diretório /dev Fácil ver quais arquivos de dispositivo existem Por ex.: usar ls $ ls l /dev/cua0 crw-rw-rw- 1 root uucp 5, 64 Nov /dev/cua0 $ a primeira coluna contém o tipo do arquivo e suas permissões Tipo do arquivo: c em crw-rw-rwc, um dispositivo de caractere - para arquivos regulares d para diretórios b para dispositivos de bloco 22

23 Dispositivos 3 arquivos em /dev 3 arquivos de dispositivos interessantes /dev/console único no sistema Console do sistema Mensagens de erro são enviadas para a console /dev/tty vários no sistema alias para o terminal de controle de um processo /dev/null quando usado como entrada fornece EOF Toda a informação escrita é perdida 23

24 Dispositivos Mounting mounting montar um sistema de arquivo é análogo a abrir um arquivo É dado um nome ao dispositivo mount point localização na estrutura de diretório para anexar o FS montado É verificado se o dispositivo contém um FS válido O FS é montado no mount point DOS e Windows não possuem mounting o usuário troca o CD e o SO não percebe 24

25 Arquivos Proteção de arquivos segurança contra acesso impróprio controle de acesso bits de permissão de acesso dependente da identidade do usuário lista de acesso em sistema multiusuário read (r) write (w) execute (x) Associada a cada arquivo e/ou diretório Especifica o user e o tipo de acesso permitido Problema: criação e gerência da lista 25

26 Arquivos Permissão de acesso Lista de acesso para 3 tipos de usuários owner group others usuário que criou o arquivo usuários que compartilham o arquivo e necessitam de acessos similares todos os usuários do sistema Exige rígido controle de membership pelo administrador do sistema 26

27 Arquivos 3 atributos para arquivos e diretórios: rwx para cada Tipo de user (owner, group, others) umask rwx rwx rwx owner group others 27

28 inode inode index node ou information node Bloco que contém ponteiros para todos os arquivos e diretórios Contém a localização dos blocos físicos Permite o acesso direto a blocos de um arquivo Mantém também outras informações sobre o arquivo Cada arquivo tem seu próprio inode Quando o arquivo é criado, todas as entradas do index contém nil O inode é único por arquivo Para verificar o número do inode de um arquivo usando o comando ls -i 28

29 Alocação indexada diretório arquivo inode arqx

30 Inode UNIX modo owners timestamps size block count direct blocks data data... data 12 blocos de dados data... BSD UNIX (4.2) tamanho mínimo do bloco é 4K data data single indirect double indirect triple indirect data... data data... data 30

31 Inode LINUX tipo/permissões user (UID) tamanho do arquivo horário de acesso horário de criação horário de modificação horário de deleção group (GID) cont. links número de blocos atributos do arquivo reservado 12 blocos diretos blocos indiretos simples blocos indiretos duplos blocos indiretos triplos versão do arquivo arquivo ACL diretório ACL 127 endereço fragmento reservado ACL access control list 31

32 UNIX fs dois objetos principais arquivos diretórios data blocks arquivos são compostos por arquivos e diretórios são representados por campo de tipo do inode diretório é apenas um caso especial de arquivo Distingue entre arquivos e diretórios 32

33 Diretórios. e.. primeiros dois nomes em cada diretório pathname e diretório atual O usuário faz referência a um arquivo pelo seu pathname O sistema de arquivos usa o inode mount point. link para o próprio diretório.. link para o diretório pai Em qualquer diretório pode ser encontrado um ponto de montagem onde ocorre a mudança para outra estrutura de diretório 33

34 Links Um arquivo pode ter vários nomes Vários nomes podem representar o mesmo inode Um arquivo é representado univocamente pelo seu inode Depois de aberto, um arquivo é referenciado pelo seu file descriptor ou stream hard links Entradas nos diretórios que apontam para um inode symbolic links Arquivos especiais Contém apenas o pathname de um arquivo estabelecendo um link simbólico 34

35 FS lógico x FS físico FS lógico o que o usuário conhece FS físico dependente do dispositivo físico Um FS lógico pode ser composto por vários FS físicos Dispositivos físicos Dispositivo de armazenamento HD, CD, DVD, etc... Dispositivos lógicos Partição de um dispositivo físico 35

36 FS lógico para dispositivo físico FS lógico 36

37 FS lógico para dispositivo físico FS lógico FSs 37

38 FS lógico para dispositivo físico FS lógico FSs dispositivos lógicos 38

39 FS lógico para dispositivo físico FS lógico FSs dispositivos lógicos discos particionados root swap 39

40 Manipulação de arquivos Sistemas de Arquivos UNIX Trabalhando com arquivos Conceitos básicos sobre FS Sistemas de arquivos UNIX Diretórios, arquivos e dispositivos Syscalls e funções Chamadas ao sistema (write, read, open, etc.) Streams, chamadas à standard I/O (stdin, stdout, stderr) Tratamento de exceções (errno) Chamadas de sistema avançadas (varrendo diretórios, tratamento de erros) 40

41 System calls e drivers programas do usuário biblioteca system calls espaço do usuário open close read write ioctl device drivers dispositivos (hardware) kernel open, close, read, write são genéricas, valem para qualquer dispositivo ioctl é específica, torna visível certas características peculiares do hardware 41

42 Syscalls read write open close ioctl trunc lseek dup dup2 básicas quase todas se encontram em unistd.h 42

43 Funções da biblioteca Usar system calls diretamente pode ser ineficiente Complexidade de programação de baixo nível Controle de tamanho de bibliotecas bibliotecas Forma eficiente, de mais alto nível Geralmente bem documentado include padrão 43

44 Operações básicas Operações básicas invocando system calls Mais baixo nível de operação Na prática O uso de syscalls e funções segue mais ou menos o mesmo padrão Arquivos precisam ser abertos antes de serem usados e precisam ser fechados no final Erros (exceções) são indicados de forma padrão errno: variável global que indica erro 44

45 Descritores de arquivos Mapeamento de descritores para inodes system call usa descritor como argumento kernel usa descritor como índice na tabela de arquivos abertos do processo cada entrada aponta para uma estrutura, que aponta para o inode correspondente A tabela de arquivos abertos suporta um número fixo limitado de arquivos Quando um programa inicia 3 arquivos são abertos: stdin, stdout e stderr fd0, fd1 e fd2 respectivam/ 45

46 Descritores & inodes tabela de arquivos abertos do processo lista de inodes na memória blocos de dados read (fd,... lista de inodes espaço do usuário file-structure do processo espaço do sistema sync espaço em disco 46

47 struct inode inode contém informações sobre um arquivo ou diretório no disco. struct inode { struct hlist_node i_hash; /* tabela hash */ struct list_head i_list; /* lista de inodes */ struct list_head i_dentry; /* lista de dentries */ unsigned long i_ino; /* numero do inode */ umode_t i_mode; /* permissões de acesso */ unsignedint i_nlink; /* numero de hard links */ uid_t i_uid; /* id de usuário do proprietário */ gid_t i_gid; /* id de grupo do properietário */ kdev_t i_rdev; /* nodo do dispositivo real */ loff_t i_size; /* tamanho do arquivo em bytes */ struct timespec i_atime; /* data do ultimo acesso */ struct timespec i_mtime; /* data da ultima modificação */ unsigned long i_blksize; /* tamanho do bloco em bytes */ unsigned long i_blocks; /* tamanho do arquivo em bytes */ unsignedshort i_bytes; /* bytes consumidos */ struct inode_operations *i_op; /* tabela de operações do inode */ struct file_operations *i_fop; /* operações padrão do inode */ struct super_block *i_sb; /* superbloco associado */ struct address_space *i_mapping; /* mapeamento associado */ struct address_space i_data; /* mapeamento para o dispositivo */ unsigned long i_state; /* identificadores de estado (flags) */ unsignedint i_flags; /* identificadores do sistema de arquivos (flags) */ }; 47

48 file-structure Mantida pelo sistema uma estrutura por processo Não acessível aos aplicativos (programas no espaço do usuário) Guarda informações relativas ao processo que não podem ser mantidas no inode Por exemplo, um arquivo aberto por dois processos o inode é um só Cada processo usa um file-offset diferente para as operações de read e write sobre o arquivo file-offset: posição relativa dentro do arquivo 48

49 Acesso a arquivos: write Corresponde a syscall write baixo nível #include <unistd.h> size_t write(int fd, const void *buf, size_t nbytes); Escreve os primeiros nbytes de buf no arquivo com descritor fd retorna o número de bytes realmente escrito se retornar 0: nenhum dado foi escrito se retornar -1: o código do erro está especificado na variável global errno lembrar que um programa inicia com 3 descritores já abertos. Outros arquivos devem ser abertos por open 49

50 Acesso a arquivos: write Exemplo: write simples Escreve uma mensagem em stdout #include <unistd.h> #include <stdio.h> int main () { if ((write(1, "Alo Mundo\n", 18))!= 18) write (2, "write error on file descriptor 1\n", 33); } exit (0); Note que se for escrito um número menor de bytes, isso não necessariamente é um erro. Um programa sério deve testar errno. Para executar o programa o diretório atual Deve estar no PATH ou o programa é Invocado especificando o diretório. $./simple_write 50

51 Acesso a arquivos: read Corresponde a syscall read baixo nível #include <unistd.h> size_t read(int fd, void *buf, size_t nbytes); Lê nbytes do arquivo com descritor fd na área de dados buf retorna o número de bytes realmente lido se retornar 0: nenhum dado foi lido ou EOF foi alcançado se retornar -1: o código do erro está especificado na variável global errno 51

52 Acesso a arquivos: read Exemplo: read simples Lê uma mensagem em stdin e escreve em stdout #include <unistd.h> #include <stdio.h> int main () { char buffer[128]; int nread; Se a entrada possuir menos do que 128 caracteres, o programa copia 128 caracteres nread = read(0, buffer, 128); if (nread == -1) write (2, "a read error has occurred\n", 26); } if ((write(1, buffer, nread))!= nread) write (2, "a write error has occurred\n", 27); 52

53 Acesso a arquivos: open Syscall open A abertura retorna um índice para uma tabela do SO (open file table) índice = fd (file descriptor) #include <fcntl.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> Não necessários para o POSIX int open(const char *path, int oflags); int open(const char *path, int oflags, mode_t mode); nome do arquivo O_CREAT O fd é unívoco para cada processo, mas se dois processos abrirem o mesmo arquivo, cada um vai possuir seu próprio fd. No caso de escritas entre pelos dois processos, uma escrita vai sobrepor a outra. 53

54 Parâmetro oflags da open Usado para especificar ações a serem tomadas Ou bit a bit Modo de acesso e outros modos opcionais O_RDONLY READ ONLY O_WRONLY WRITE ONLY O_RDWR READ WRITE O_APPEND O_TRUNC O_CREAT O_EXCL open mode está definido em sys/stat.h 54

55 Permissões iniciais para open mode com O_CREAT S_IRUSR - read owner S_IWUSR write user S_IXUSR execute user S_IRGRP read group S_IWGRP write group S_IXGRP execute group S_IROTH read others S_IWOTH write others S_IXOTH execute others read (r) write (w) execute (x) owner group others Lembrar que esses flags são apenas um Pedido de permissão na criação do Arquivo; se a permissão será concedida Ou não depende do valor de umask (user umask variável do sistema) exemplo: open ( arquivo, O_CREAT, S_IRUSR S_IXOTH); 55

56 Acesso a arquivos: close Corresponde a syscall close #include <unistd.h> int close(int fd); Finaliza a associação entre fd e o arquivo; o fd pode ser reusado - O número de arquivos de um processo é limitado limits.h constante OPEN_MAX - em sistemas POSIX o número mínimo é 16 56

57 Acesso a arquivos: ioctl ioctl input/output control syscall #include <sys/ioctl.h.h> int ioctl(int fd, int request, void *arg); operação requerida ponteiro para alguma coisa, dependendo do arquivo e do tipo de operação 57

58 Exemplos de ioctl Ex.: Manipulação de CDROM Quase todos os comandos envolvendo controle de CDROM são usados juntamente com ioctl. Comandos e definições de acesso de drive de CD estão em /usr/include/linux/cdrom.h Manipula algumas estruturas associadas a posicionamento de CD: struct cdrom_tochdr { u_char cdth_trk0; /* start track */ u_char cdth_trk1; /* end track */ }; Função CDROMREADTOCHDR struct cdrom_ti { u_char cdti_trk0; /* start track */ u_char cdti_ind0; /* start index */ u_char cdti_trk1; /* end track */ u_char cdti_ind1; /* end index */ }; Função CDROMPLAYTRKIND 58

59 Exemplos de ioctl Ex.: Manipulação de CDROM struct cdrom_msf { u_char cdmsf_min0; /* start minute */ u_char cdmsf_sec0; /* start second */ u_char cdmsf_frame0; /* start frame */ u_char cdmsf_min1; /* end minute */ u_char cdmsf_sec1; /* end second */ u_char cdmsf_frame1; /* end frame */ }; Função CDROMPLAYMSF MSF Minute, Second and Frame format 59

60 Exemplos de ioctl Ex.: para ouvir um cd do início até o fim... #define CDDEVICE "/dev/cdrom" /*... */ struct cdrom_tochdr header; struct cdrom_ti index; int cdrom; cdrom = open(cddevice,o_rdonly O_NONBLOCK); /* Open device */ ioctl(cdrom,cdromreadtochdr,(void *) &header); /* Get start and end tracks */ index.cdti_trk0=header.cdth_trk0; /* Set first track */ index.cdti_ind0=0; /* Start of track */ index.cdti_trk1=header.cdth_trk1; /* Set final track index */ index.cdti_ind1=255; /* End of track */ ioctl(cdrom,cdromplaytrkind,(void *) &index); /* Play the tracks */ /*... */ Para pausar, retomar, parar e ejectar usar ioctl: ioctl(cdrom,cdrompause,0); /* Pause CD play. */ ioctl(cdrom,cdromresume,0); /* Resume CD play from where it was paused. */ ioctl(cdrom,cdromstop,0); /* Stop CD play (can't be RESUMEd) */ ioctl(cdrom,cdromeject,0); /* Eject CD tray. */ 60

61 Exemplos de read e write Ex. 1: cópia de arquivo #include <unistd.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> copia um caractere de cada vez file.in é um arquivo existente file.out não existe e será criado no programa int main () { char c; int in, out; /* serão usados como descritores de arquivos */ in = open("file.in", O_RDONLY); out = open("file.out, O_WRONLY O_CREAT, S_IRUSR S_IWUSR); } while (read(in,&c,1) == 1) write (out,&c,1); 61

62 Exemplos de read e write Ex. 2: cópia de arquivo copia 1024 caracteres de cada vez #include <unistd.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> Verifique a relação entre os tempos de execução dos dois programas de cópia ls ls file.in file.out int main () { char bloco[1024]; int in, out; /* serão usados como descritores de arquivos */ int nread; in = open("file.in", O_RDONLY); out = open("file.out, O_WRONLY O_CREAT, S_IRUSR S_IWUSR); } while ((nread = read(in, bloco, sizeof(bloco))) > 0) write (out, bloco, nread); 62

63 Outras syscalls lseek - troca a posição de um file descriptor #include <sys/types.h> #include <unistd.h> off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence); Exemplos: Posição desejada (deslocamento):. SEEK_SET offset correspondente ao byte. SEEK_CUR offset em relação à posição corrente. SEEK_END offset em relação ao final do arquivo /* move para o byte 16 */ newpos = lseek( file_descriptor, 16, SEEK_SET ); /* move 4 bytes a frente */ newpos = lseek( file_descriptor, 4, SEEK_CUR ); /* move 8 bytes antes do fim */ newpos = lseek( file_descriptor, -8, SEEK_END ); 63

64 Outras syscalls fstat, stat, lstat obtém o status de um arquivo #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <unistd.h> int stat(const char *path, struct stat *buf); int lstat(const char *path, struct stat *buf); int fstat(int fd, struct stat *buf); stat indica em buf as informações do arquivo dado em path lstat - é idêntico ao stat(), exceto quando o caminho é um link simbólico, retornando informações sobre o link fstat é idêntico ao stat(), porém a referência ao arquivo é feita através de um file descriptor 64

65 stat contém informações sobre um arquivo. É retornada pelas funções stat(), fstat() e lstat(). struct stat struct stat { unsigned short st_dev; /* The device number containing the i-node */ unsigned long st_ino; /* The i-number */ unsigned short st_mode; /* The 16 bit mode */ unsigned short st_nlink; /* The link count; 0 for pipes */ unsigned short st_uid; /* The owner user-id */ unsigned short st_gid; /* The group-id */ unsigned short st_rdev; /* For a special file, the device number */ unsigned long st_size; /* The size in bytes; 0 for special files */ unsigned long st_blksize;/* best I/O block size */ unsigned long st_blocks; /* number of 512 blocks used */ unsigned long st_atime; /* The access time. */ unsigned long st_mtime; /* The modification time. */ unsigned long st_ctime; /* The status-change time. */ }; 65

66 Outras syscalls dup, dup2 - duplica um file descriptor #include <unistd.h> int dup(int oldfd); int dup2(int oldfd, int newfd); dup - cria uma cópia de um descritor de arquivo existente (oldfd) e fornece um novo descritor (newfd) tendo exatamente as mesmas características que aquele passado como argumento na chamada. Ela garante que o valor de retorno seja o menor entre todos os valores de descritores possíveis. dup2 - determina que newfd será a cópia de oldfd, fechando antes newfd se ele já estiver aberto. 66

67 Biblioteca padrão - stdio stdio.h Parte do ANSI standard C Não são syscalls Interface versátil para syscall de baixo nível Funções sofisticadas para formatação de saída e manipulação de entrada stream Equivalente ao fd syscalls pertencem ao SO Um programa inicia com os 3 streams abertos stdin, stdout, stderr Ponteiro para a estrutura (FILE *) 67

68 Funções da stdio fopen, fclose fread, fwrite fflush fseek fgetc, getc, getchar fput, putc, putchar fgets, gets printf, fprintf, sprintf scanf, fscanf, sscanf Usam buffer Cuidado, pois os dados não são escritos Diretamente no meio físico Quase todas começam com f entrada e saída formatada 68

69 fopen Usada para arquivos e terminais Serve para controlar explicitamente dispositivos #include <stdio.h> FILE *fopen(const char *filename, const char mode); Associa um stream como arquivo Modo de abertura do arquivo b indica arquivo binário (não texto) na verdade, o UNIX não faz diferença entre esses tipos e trata tudo como binário. + indica que mais de um modo será combinado na manipulação do arquivo. mode em fopen: r ou rb w ou wb a ou ab r+ ou rb+ ou r+b w+ ou wb+ ou w+b a+ ou ab+ ou a+b 69

70 mode em fopen "r" "w" "a" Abre um arquivo texto para leitura. O arquivo deve existir antes de ser aberto. Abrir um arquivo texto para gravação. Se o arquivo não existir, ele será criado. Se já existir, o conteúdo anterior será destruído. Abrir um arquivo texto para gravação. Os dados serão adicionados no fim do arquivo ("append"), se ele já existir, ou um novo arquivo será criado, no caso de arquivo não existente anteriormente. "rb" Abre um arquivo binário para leitura. Igual ao modo "r" anterior, só que o arquivo é binário. "wb" Cria um arquivo binário para escrita, como no modo "w" anterior, só que o arquivo é binário. "ab" Acrescenta dados binários no fim do arquivo, como no modo "a" anterior, só que o arquivo é binário. "r+" Abre um arquivo texto para leitura e gravação. O arquivo deve existir e pode ser modificado. "w+" "a+" Cria um arquivo texto para leitura e gravação. Se o arquivo existir, o conteúdo anterior será destruído. Se não existir, será criado. Abre um arquivo texto para gravação e leitura. Os dados serão adicionados no fim do arquivo se ele já existir, ou um novo arquivo será criado, no caso de arquivo não existente anteriormente. "r+b" Abre um arquivo binário para leitura e escrita. O mesmo que "r+" acima, só que o arquivo é binário. "w+b" Cria um arquivo binário para leitura e escrita. O mesmo que "w+" acima, só que o arquivo é binário. "a+b" Acrescenta dados ou cria uma arquivo binário para leitura e escrita. O mesmo que "a+" acima, só que o arquivo é binário 70

71 fclose Fecha o stream especificado Causa a escrita de todos os dados ainda não escritos Quando um programa acaba normalmente todos os streams abertos são fechados O programador fica sem chance de testar erros indicados Existe um limite para o número de streams abertos por um programa (FOPEN_MAX em stdio.h) #include <stdio.h> int fclose(file *stream); 71

72 fread Lê registros de dados de um stream para um buffer #include <stdio.h> size_t fread(const void *ptr, size_t size, size_t nitems, FILE *stream); ptr aponta para o buffer Registro de tamanho size Número de registros = nitems Retorna o número de registros lidos fread não é portável para máquinas diferentes 72

73 fwrite Escreve registros de dados em um stream a partir de um buffer dado por ptr #include <stdio.h> size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nitems, FILE *stream); ptr aponta para o buffer Registro de tamanho size Número de registros = nitems Retorna o número de registros escritos com sucesso fwrite não é portável para máquinas diferentes 73

74 fflush & fseek fflush: descarga (escrita) imediata do buffer Assegura commit de operações em disco fclose realiza flush automático quando invocada #include <stdio.h> int fflush(file *stream); Fseek: estabelece a posição no stream para o próximo read ou write nesse stream Semelhante à lseek #include <stdio.h> int fseek(file *stream, long int offset, int whence); 74

75 fgetc, getc, getchar Obtém o próximo caractere do stream Retorna EOF quando alcança o fim do arquivo ou em caso de erro #include <stdio.h> int fgetc(file *stream); int getc(file *stream); int getchar(void); Em algumas versões de biblioteca pode ser implementada como macro Lê o próximo caractere de stdin, standard input 75

76 fputc, putc, putchar Escreve o caractere c no stream de saída Retorna valor escrito, EOF ou um erro #include <stdio.h> int fputc(int c, FILE *stream); int putc(int c, FILE *stream); int putchar(int c); Em algumas versões de biblioteca pode ser implementada como macro Grava o próximo caractere emstdout, standard output 76

77 fgets, gets Obtém um string do stream de entrada O string é armazenado na posição indicada por s término: Nova linha é encontrada N-1 caracteres foram transferidos Fim do arquivo foi alcançado retorno: Um ponteiro para s, ou null pointer quando alcança fim de arquivo ou encontra um erro #include <stdio.h> char *fgets(chr *s, int n, FILE *stream); char *gets(char *s); O que acontecer primeiro 77

78 Funções da stdio Entrada e saída formatada fopen, fclose fread, fwrite fflush fseek fgetc, getc, getchar fput, putc, putchar fgets, gets printf, fprintf, sprintf scanf, fscanf, sscanf entrada e saída formatada 78

79 Outro exemplo de cópia de arquivo Copiar caractere a caractere usando getc e putc #include <stdio.h> #include <stdlib> Int main () { int c; FILE *in, *out; in = fopen( file_in, r ); out = fopen ( file.out, w ); while ((c = fgetc(in))!= EOF) fputc(c, out); Experimente esse programa e determine o seu tempo de execução Compare com o tempo de execução dos demais programas de cópia já feitos 79

80 Syscalls para gerência de arquivos e diretórios read write open close ioctl trunc lseek dup dup2 chmod chown link unlink symlink mkdir rmdir chdir getwd Alteração de permissões de acesso a arquivos links Gerência de diretórios 80

81 chmod & chown: alteração de permissões chmod: troca as permissões de acesso de um arquivo ou diretório Em geral, somente o superuser ou o owner podem alterar as permisões #include <sys/stat.h> int chmod(const char *path, mode_t mode); Olhar a open!!! syscall chown: para o superuser trocar o owner de um arquivo user identification obtida com getuid syscall group identification obtida com getgid syscall #include <unistd.h> int chown(const char *path, uid_t owner, gid_t group); 81

82 Um arquivo pode ter vários nomes Conceito de link Um arquivo é representado univocamente pelo seu inode Vários nomes podem representar o mesmo inode Hard links Entradas nos diretórios que apontam para um inode Symbolic links Usado em arquivos especiais Contém apenas o pathname de um arquivo estabelecendo um link simbólico 82

83 link & symlink: cria links link syscall Cria um novo link para um arquivo existente - path1 Nova entrada do diretório é especificada - path2 #include <unistd.h> int link(const char *path1, const char *path2); symlink Cria um novo link simbólico para um arquivo existente - path1 Um link simbólico não evita que um arquivo seja removido #include <unistd.h> int symlink(const char *path1, const char *path2); 83

84 unlink: remove links unlink Remove a entrada de diretório de um arquivo syscall Decrementa o contador de links no inode do arquivo É necessária a permissão de execute para o diretório #include <unistd.h> int unlink(const char *path); Se o contador de links chegar a zero e nenhum processo abriu o arquivo, o mesmo será removido e seus blocos de dados serão devolvidos para reuso Se ambos os comandos, unlink e rm, podem deletar arquivos, então qual é a diferença entre eles? R: rm é um utilitário do sistema que chama unlink. 84

85 mkdir & rmdir mkdir Permissões semelhantes a O_CREAT em open syscall rmdir #include <sys/stat.h> int mkdir(const char *path, mode_t mode); Remove diretórios apenas se estiverem vazios #include <sys/stat.h> int rmdir(const char *path); 85

86 chdir & getcwd chdir change directory Semelhante ao comando cd syscall #include <unistd.h> int chdir(const char *path); getcwd get current working directory Determina o diretório de trabalho atual #include <unistd.h> int getcwd(char *buf, size_t size); Retorna o nome do diretório em buf Tamanho de buf 86

87 Syscalls para varrer diretórios read write open close ioctl trunc lseek dup dup2 chmod chown link unlink symlink mkdir rmdir chdir getwd opendir readdir closedir telldir seekdir Determinam os arquivos que residem em um diretório Um diretório pode ser tratado como um arquivo convencional, mas funções específicas facilitam a manipulação das entradas do diretório 87

88 opendir Varrendo diretórios Retorna um ponteiro para uma estrutura DIR DIR deve ser usado para ler as entradas do diretório syscall #include <sys/types.h> #include <dirent.h> DIR *opendir(const char *name); dirent directory entry closedir Fecha um diretório e libera os recursos associados à ele #include <sys/types.h> #include <dirent.h> int closedir(dir *dirp); 88

89 Varrendo diretórios readdir Retorna um ponteiro para uma estrutura (dirent) que representa um stream de diretório Directory entries representam arquivos #include <sys/types.h> #include <dirent.h> struct dirent *readdir(dir *dirp); syscall struct dirent { long d_ino; /* inode do arquivo */ off_t d_off; /* offset do directory entry */ unsigned short d_reclen; /* tamanho do registro */ char d_name[1]; /* nome do arquivo */ }; 89

90 telldir Varrendo diretórios Indica qual a posição corrente no stream de diretório dirp #include <sys/types.h> #include <dirent.h> long int telldir(dir *dirp); syscall seekdir Ajusta a posição corrente do stream de diretório dirp, para loc #include <sys/types.h> #include <dirent.h> void seekdir(dir *dirp, long int loc); loc posição obtida através de telldir 90

91 Exemplo: imprimindo conteúdo de diretório void printdir(char *dir, int depth) { DIR *dp; struct dirent *entry; struct stat statbuf; } if((dp = opendir(dir)) == NULL) { fprintf(stderr,"cannot open directory: %s\n", dir); return; } chdir(dir); while((entry = readdir(dp))!= NULL) { lstat(entry->d_name,&statbuf); if(s_isdir(statbuf.st_mode)) { /* Found a directory, but ignore. and.. */ if(strcmp(".",entry->d_name) == 0 strcmp("..",entry->d_name) == 0) continue; printf("%*s%s/\n",depth,"",entry->d_name); /* Recurse at a new indent level */ printdir(entry->d_name,depth+4); } else printf("%*s%s\n",depth,"",entry->d_name); } chdir(".."); closedir(dp); Parte inicial Main /* Now we move onto the main function. */ int main() { printf("directory scan of /home:\n"); printdir("/home",0); printf("done.\n"); exit(0); } 91

92 variável errno Erros O programa deve testar errno imediatamente após a chamada de uma função Os valores de errno estão definidos em errno.h Alguns valores para errno: EPERM operação não permitida ENOENT arquivo ou diretório não encontrado EIO erro de E/S EBUSY dispositivo ou recurso ocupado EINVAL argumento inválido EMFILE excesso de arquivos abertos 92

93 strerror Função para reportar erros Retorna uma string que descreve o erro #include <string.h> char *strerror(int errnum); /* strerror example : error list */ #include <stdio.h> #include <string.h> #include <errno.h> int main () { FILE * pfile; pfile = fopen ("unexist.ent","r"); if (pfile == NULL) printf ("Error opening file unexist.ent: %s\n",strerror(errno)); return 0; } Uma possível saída: Error opening file unexist.ent: No such file or directory 93

94 perror Função para reportar erros Gera uma mensagem que descreve o erro de uma função do sistema ou de biblioteca, na saída de erros padrão #include <stdio.h> void perror(const char *s); 94

95 Manipulação de arquivos Sistemas de Arquivos UNIX 95