背景知识

在Unix和类Unix系统（如Linux）中，进程的用户ID和组ID分为实际（real）和有效（effective）两种，这是为了提供更灵活的权限控制和增强系统的安全性。

1. 实际用户ID和实际组ID：这些是启动进程的用户和组的ID。它们通常不会改变，除非进程显式地更改它们。实际用户ID和实际组ID主要用于跟踪谁启动了进程。

2. 有效用户ID和有效组ID：这些ID用于决定进程在运行时可以访问哪些资源。例如，如果进程需要读取一个文件，系统会检查文件的权限与进程的有效用户ID和有效组ID是否匹配。

这种区分的一个主要原因是允许所谓的"setuid"和"setgid"程序。这些程序在执行时会将其有效用户ID或有效组ID设置为程序文件的所有者，而不是启动程序的用户。这允许程序在必要时获得额外的权限，例如，一个setuid的程序可能需要以root用户的身份运行以访问系统资源，但在其他时候，它可能只需要普通用户的权限。

然而，这种机制也可能带来安全风险，因为如果一个setuid或setgid的程序存在漏洞，攻击者可能会利用这些漏洞获得不应有的权限。因此，开发者在编写这类程序时需要特别小心，确保程序的安全性。

access()函数是一个例外，它检查的是实际用户ID和实际组ID的权限，而不是有效用户ID和有效组ID。这是因为access()函数的设计目标是检查原始用户（即启动进程的用户）是否有权访问指定的文件或目录，而不是检查进程当前的权限。

这就是为什么在编写调整用户ID的程序时，必须在读写文件之前明确检查用户是否原本就有对此文件的访问权限。如果你只依赖于有效用户ID和有效组ID，你可能会误认为进程有权访问一个文件，但实际上，原始用户可能没有这个权限。这可能会导致安全问题，因为进程可能会尝试访问它实际上无权访问的文件。

总的来说，理解Linux的用户ID和组ID，以及它们如何影响文件访问权限，对于编写安全的程序至关重要。

access()说明

access()函数是C语言中的一个库函数，它用于检查调用程序是否有权访问指定的文件或目录。这个函数在unistd.h头文件中定义。

unistd.h是Unix和类Unix系统（如Linux）中的一个标准头文件，它包含了许多对Unix系统调用的声明。这个头文件的名称unistd是"unix
standard"的缩写。

函数原型如下：

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

参数说明：

• pathname：这是一个指向要检查的文件或目录的路径的指针。

• mode：这是一个整数，指定要检查的访问类型。它可以是以下值之一，或者是它们的组合：

  • F_OK：测试文件是否存在。

  • R_OK：测试读权限。

  • W_OK：测试写权限。

  • X_OK：测试执行权限。

返回值：

• 如果指定的访问类型被允许，则返回0。

• 如果指定的访问类型不被允许或发生错误，则返回-1，并在errno中设置适当的错误代码。

这是一个使用access()函数的简单示例：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    if (access("test.txt", F_OK) == 0) {
        printf("File exists.\n");
    } else {
        printf("File doesn't exist.\n");
    }
    return 0;
}

在这个示例中，程序检查名为test.txt的文件是否存在。如果文件存在，程序将打印"File exists.“，否则将打印"File doesn’t exist.”。

请注意，access()函数检查的是实际用户ID和实际组ID（而不是有效用户ID和有效组ID）的权限。这意味着，即使程序以超级用户权限运行，如果实际用户ID不是超级用户，access()函数也可能返回-1。

access() 函数返回值

access()函数在失败时不会发送信号，而是返回-1，并设置全局变量errno以指示错误类型。你可以通过检查errno的值来确定发生了什么错误。

以下是一些可能的errno值：

• EACCES：一个或多个访问模式位（R_OK, W_OK, X_OK）被设置，但是文件不允许这种访问。

• ELOOP：解析pathname时遇到了太多的符号链接。

• ENAMETOOLONG：pathname太长。

• ENOENT：文件或目录不存在。

• ENOTDIR：pathname的一部分不是目录。

• EROFS：在只读文件系统上尝试写入文件。

• EFAULT：pathname指向的内存区域在进程的地址空间之外。

你可以使用perror()函数或strerror()函数来打印出人类可读的错误消息。例如：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>

int main() {
    if (access("non_existent_file.txt", F_OK) == -1) {
        perror("access");
    }
    return 0;
}

在这个例子中，如果access()函数失败，perror()函数将打印出一个错误消息，说明原因。

access的底层原理

access()函数实际上是一个封装了access`系统调用的库函数。在Linux和Unix-like系统中，系统调用是操作系统提供的一组接口，应用程序可以通过这些接口请求操作系统提供的服务，如文件操作、网络通信、进程管理等。

access系统调用就是这样一个接口，它允许应用程序检查当前用户是否有权访问指定的文件或目录。access()函数是C库（如glibc）提供的一个封装这个系统调用的函数，它提供了一种更方便、更符合C语言习惯的方式来使用这个系统调用。

所以，当我们在C程序中调用access()函数时，我们实际上是在间接地使用access系统调用。这是C库为我们提供的一种服务，它使我们能够以一种更简单、更安全的方式使用系统调用，而无需直接处理系统调用的细节。

当然也可以直接使用access系统调用而不是C库的access()函数。在Linux和Unix-like系统中，你可以通过syscall()函数直接调用系统调用。例如，以下是一个直接调用access系统调用的示例：

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

int main() {
    if (syscall(SYS_access, "test.txt", F_OK) == 0) {
        // File exists
    } else {
        // File doesn't exist or error occurred
    }
    return 0;
}

在这个示例中，syscall()函数是一个通用的系统调用接口，SYS_access是access系统调用的编号，后面的参数是传递给系统调用的参数。

然而，直接使用系统调用通常不推荐，除非你有特别的理由。系统调用的接口通常比较底层和复杂，而且可能会因操作系统的不同而有所不同。相比之下，C库函数（如access()）提供了一种更高级、更方便、更可移植的接口。除非你有特别的需求，否则通常建议使用C库函数而不是直接调用系统调用。

access()函数和C++的fstream库的比较

access()函数和C++的fstream库都可以用来检查文件的存在和可访问性，但它们的工作方式和用途有所不同。

1. access()函数：这是一个低级的C库函数，它直接调用操作系统的系统调用来检查文件的存在和可访问性。access()函数检查的是调用进程的实际用户ID和实际组ID的权限，而不是有效用户ID和有效组ID。这意味着，即使程序以超级用户权限运行，如果实际用户ID不是超级用户，access()函数也可能返回-1。此外，access()函数可能受到时间窗口竞态条件的影响，这意味着文件的权限可能在access()函数检查之后和使用之前发生变化。

2. C++的fstream库：这是一个高级的C++库，它提供了一种面向对象的方式来处理文件。你可以使用fstream库的open()方法尝试打开一个文件，然后使用is_open()方法来检查文件是否成功打开。如果文件不存在或不可访问，open()方法将失败，is_open()方法将返回false。fstream库检查的是进程的有效用户ID和有效组ID的权限，这通常更符合程序员的期望。此外，fstream库不受时间窗口竞态条件的影响，因为它在打开文件的同时检查文件的存在和可访问性。

总的来说，access()函数和C++的fstream库都有其用途，选择哪一个取决于你的具体需求。如果你正在编写C++代码，并且希望以面向对象的方式处理文件，那么fstream库可能是更好的选择。如果你正在编写C代码，或者需要检查实际用户ID和实际组ID的权限，那么access()函数可能更适合你。
C++的fstream库在尝试打开文件时会检查进程的有效用户ID和有效组ID的权限。如果进程没有足够的权限来打开文件（例如，如果文件是只读的，但你试图以写入模式打开它），那么fstream的open()方法将失败，is_open()方法将返回false。

需要注意的是，fstream库并不直接检查实际用户ID和实际组ID的权限，而是检查有效用户ID和有效组ID的权限。这是因为在大多数情况下，进程的有效用户ID和有效组ID决定了它可以访问哪些文件。实际用户ID和实际组ID通常只在特定的情况下才会被检查，例如使用access()函数。

总的来说，如果你正在编写C++代码，并且需要检查文件的存在和可访问性，那么fstream库是一个很好的选择。它提供了一种简单而直观的方式来处理文件，并且会自动处理权限检查和错误处理。

access() 的使用场景

access()函数主要用于检查调用进程是否有权访问指定的文件或目录。这包括检查文件是否存在（使用F_OK模式），以及检查是否有读取、写入或执行文件的权限（使用R_OK，W_OK或X_OK模式）。

以下是一些可能的使用场景：

1. 检查文件是否存在：这可能是access()函数最常见的用途。在尝试打开文件之前，你可以使用access()函数来检查文件是否存在，以避免打开失败。

2. 检查文件权限：如果你的程序需要读取、写入或执行一个文件，你可以使用access()函数来检查你是否有足够的权限。这可以帮助你提前发现问题，而不是等到实际尝试读取、写入或执行文件时才发现。

3. 在更改用户ID或组ID之前检查权限：如果你的程序需要更改其用户ID或组ID（例如，通过setuid()或setgid()函数），你可以在更改之前使用access()函数来检查新的用户ID或组ID是否有权访问需要的文件。

请注意，虽然access()函数在某些情况下很有用，但它也有一些限制。特别是，access()函数可能会受到所谓的时间窗口竞态条件（time-of-check-to-time-of-use race condition）的影响，这意味着文件的权限可能在access()函数检查之后和使用之前发生变化。因此，在安全敏感的应用中，你可能需要使用其他方法来检查文件权限。

access()函数和断言（assert）的区别

access()函数和断言（assert）在C语言中是两个完全不同的概念，它们的用途和功能都不同。

1. access()函数：如我之前所述，access()函数是一个库函数，用于检查调用程序是否有权访问指定的文件或目录。它是文件系统操作的一部分。

2. 断言（assert）：断言是一种编程概念，用于在代码中设置检查点。如果某个条件为真，程序将正常继续执行。如果条件为假，程序将终止，并打印一条错误消息。断言通常用于调试阶段，确保程序的某些假设总是为真。在C语言中，断言通过assert()宏实现，该宏在assert.h头文件中定义。

这是一个简单的断言示例：

#include <assert.h>

int main() {
    int x = 7;

    // This assertion will pass
    assert(x > 0);

    // This assertion will fail and terminate the program
    assert(x == 0);

    return 0;
}

在这个示例中，第一个断言将通过，因为x确实大于0。然而，第二个断言将失败，因为x不等于0。当第二个断言失败时，程序将终止，并打印一条错误消息。

总的来说，access()函数和断言（assert）在C语言中都是重要的工具，但它们用于解决完全不同的问题：access()函数用于处理文件系统权限，而断言用于在开发和调试过程中验证程序的内部状态。