「Linux 系统编程」link 与 unlink

1 link 函数和 unlink 函数

1.1 link 函数

link() 系统调用用于 创建一个已存在文件的硬链接（hard link）。其函数原型如下：

#include <unistd.h>

int link(const char *oldpath, const char *newpath);

• oldpath：已存在的文件路径。
• newpath：要创建的硬链接路径。

硬链接实际上是为同一个 inode 创建了另一个目录项（dentry）。这意味着无论通过哪个链接访问，操作的都是同一个文件数据。硬链接数（可通过 ls -l 查看）就是指指向该 inode 的目录项数量。

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1.2 unlink 函数

unlink() 用于 删除一个文件的目录项（dentry），其函数原型为：

#include <unistd.h>

int unlink(const char *pathname);

• 调用 unlink 后，文件的 硬链接数减 1。
• 只有当硬链接数变为 0，且没有进程打开该文件时，文件所占用的磁盘空间才会被释放。
• 即使硬链接数为 0，只要还有进程在使用该文件，文件内容就不会被立即删除，直到所有进程关闭该文件。

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1.3 link 与 unlink 实现 mv 操作

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

int main(int argc, char* argv[]){
    if(argc != 3){
        printf("ERROR: format must be file_1 file_2\n");
        return 1;
    }
    
    // 给 file_1 创建一个硬链接 file_2
    link(argv[1], argv[2]);

    // 删除 file_1 的目录项
    unlink(argv[1]);

    return 0;
}

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1.4 unlink 实现临时文件安全清理

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

int main(){
    char* str = "test of unlink\n";

    // 创建临时文件
    int fd = open("marisa.txt", O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);
    if(fd < 0){
        perror("open temp error");
        return 1;
    }

    // 立即 unlink 使临时文件具备被释放条件，文件不会被立刻删除
    if(unlink("marisa.txt") == -1){
        perror("unlink error");
        return 1;
    }
    
    // 写入操作
    if(write(fd, str, strlen(str)) == -1){
        perror("write error");
        return 1;
    }

    // 加入使得程序崩溃的操作
    // str[1] = 'T';

    printf("file has been written\n");
    getchar();  // 阻塞

    close(fd);

    return 0;
}

即使程序在写入过程中崩溃，系统也会在进程结束时自动清理该临时文件。

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2. 隐式回收机制

Linux 系统会在进程结束时自动进行 隐式回收（Implicit Reclaim），包括：

• 关闭所有该进程打开的文件描述符
• 释放进程所占用的内存空间
• 释放其他内核资源（如信号量、消息队列等）

这个机制确保了 即使程序员忘记在代码中释放资源，系统也不会永久泄露资源。例如，如果没有显式关闭文件描述符，隐式回收会在进程结束时自动关闭它们，避免文件描述符耗尽的问题。

但是在开发过程中，还是尽量不要依赖隐式回收机制，推荐使用 close(fd) 关闭文件描述符的更加保险的方式。

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3. symlink 函数

除了硬链接，Linux 还支持 符号链接（symbolic link，或称软链接）。符号链接是一个特殊的文件，其内容是指向另一个文件或目录的路径。

创建符号链接的函数是 symlink()：

#include <unistd.h>

int symlink(const char *target, const char *linkpath);

• target：源文件路径。
• linkpath：要创建的符号链接路径。

使用 unlink() 删除符号链接时，删除的是这个符号链接文件本身，不会删除符号链接所指向的目标文件或目录。

特性	硬链接	符号链接
inode	与源文件相同	不同
跨文件系统	不支持	支持
链接目录	不允许（除.和…）	允许
删除源文件	不影响链接（数据仍在）	链接会失效（悬空链接）