《Linux C编程实战》笔记：实现自己的ls命令

关键函数的功能及说明

1.void display_attribute(struct stat buf,char *name)

函数功能：打印文件名为name的文件信息，如

含义分别为：文件的类型和访问权限，文件的链接数，文件的所有者，文件所有者所属的组，文件大小，文件创建的时间

2.void dispaly_single(char *name)

函数功能：输出文件的文件名，如果命令中没有-l选项，则输出文件名时要保证上下对齐，如：

3.void display(int flag,char *pathname)

函数功能：根据命令行参数（存放在flag中）和完整路径名（存放在pathname中）显示目标文件，参数flag可以取以下值或者它们的组合

4.void diaplay_dir(int flag_param,char *path)

函数功能：为显示某个目录下的文件做准备，参数flag_param用于在调用display函数时作为其参数flag的实参，path是要显示的目录

函数流程

准备工作代码：

#include<cstdlib>
#include<cstring>
#include <cstdio>
#include<ctime>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<cerrno>
#include<dirent.h>
#include<linux/limits.h>
#include<pwd.h>
#include<grp.h>
#include<algorithm>
using namespace std;#define PARAM_NONE 0//无参数
#define PARAM_A 1//-a 显示所有文件
#define PARAM_L 2  //-l 一行只显示一个文件的详细信息
#define MAXROWLEN 80    //一行显示的最多字符数int g_leave_len=MAXROWLEN;//一行剩余长度，用于输出对齐
int g_maxlen;             //存放某目录下最长文件名的长度
//自定义错误处理函数
void my_err(const char *err_string,int line){fprintf(stderr,"line:%d ",line);perror(err_string);exit(1);
}
int cmp(const void *a, const void *b)
{return ((char *)a)[0] - ((char *)b)[0];
}

顺便了解

pwd.h 和 grp.h 是两个C语言标准库头文件，用于处理用户和组的信息，通常用于UNIX和类UNIX系统。

1. pwd.h - Password Database:

   该头文件定义了与用户账户信息相关的结构和函数。主要包括获取和处理用户账户信息的功能，例如用户名、用户ID（UID）、组ID（GID）、用户家目录等。一些常见的函数和结构体包括：
   • getpwnam：通过用户名获取用户信息。
   • getpwuid：通过用户ID获取用户信息。
   • struct passwd：用于存储用户账户信息的结构体。

2. grp.h - Group Database:

   该头文件定义了与用户组信息相关的结构和函数。主要包括获取和处理用户组信息的功能，例如组名、组ID（GID）、组成员等。一些常见的函数和结构体包括：
   • struct group：用于存储用户组信息的结构体。
   • getgrgid：通过组ID获取组信息。
   • getgrnam：通过组名获取组信息。

如果你不清楚函数代码实在干嘛，可以看一下上面的运行结果，这样才知道到底要输出什么

display_attribute代码：

//获取文件属性并打印
void display_attribute(struct stat buf,char *name){char buf_time[32];struct passwd *psd;//从该结构体中获取文件所有者的用户名struct group *grp;//从该结构体中获取文件所有者所属组的组名//获取并打印文件类型if(S_ISLNK(buf.st_mode))printf("l");//符号链接else if(S_ISREG(buf.st_mode))printf("-");//普通文件else if(S_ISDIR(buf.st_mode))printf("d");//目录else if(S_ISCHR(buf.st_mode))printf("c");//字符设备文件else if(S_ISBLK(buf.st_mode))printf("b");//块设配文件else if(S_ISSOCK(buf.st_mode))printf("s");//套接字文件else if(S_ISFIFO(buf.st_mode))printf("f");//FIFO文件//获取并打印文件所有者的权限if(buf.st_mode&S_IRUSR)printf("r");else printf("-");if(buf.st_mode&S_IWUSR)printf("w");else printf("-");if(buf.st_mode&S_IXUSR)printf("x");else printf("-");//获取并打印与文件所有者同组的用户对该文件的操作权限if(buf.st_mode&S_IRGRP)printf("r");else printf("-");if(buf.st_mode&S_IWGRP)printf("w");else printf("-");if(buf.st_mode&S_IXGRP)printf("x");else printf("-");//获取并打印其他用户对该文件的操作权限if(buf.st_mode&S_IROTH)printf("r");else printf("-");if(buf.st_mode&S_IWOTH)printf("w");else printf("-");if(buf.st_mode&S_IXOTH)printf("x");else printf("-");printf("   ");//根据uid与gid获取文件所有者的用户名与组名psd=getpwuid(buf.st_uid);grp=getgrgid(buf.st_gid);printf("%4d",buf.st_nlink);//打印文件的链接数printf("%-8s",psd->pw_name);printf("%-8s",grp->gr_name);printf("%6d",buf.st_size);//打印文件的大小strcpy(buf_time,ctime(&buf.st_mtime));buf_time[strlen(buf_time)-1]='\0';//去掉换行符printf("  %s",buf_time);//打印文件的时间信息
}

struct stat这个结构体在《Linux C编程实战》笔记：文件属性操作函数-CSDN博客 这里放过具体的信息，可以看到主要是从st_mode获取信息

S_ISLNK 是一个宏（macro），通常用于检查给定文件的模式是否表示一个符号链接（Symbolic Link）。这个宏在UNIX和类UNIX系统的系统编程中很常见，特别是在处理文件和目录时。

S_ISLNK 的定义通常在 <sys/stat.h> 头文件中，这个头文件包含了有关文件状态（file status）的相关宏和结构体定义。它的典型用法是与 st_mode 结构成员一起使用

其他的宏都是类似的作用，用来检查文件具体是那种类型的。

buf.st_mode & S_IRGRP 是一个位运算的操作，用于检查给定文件的权限位

S_IRGRP之类的文件权限的宏在 《Linux C编程实战》笔记：文件读写-CSDN博客 有具体解释过，通过这个操作可以得知文件的具体权限

用 getpwuid 和 getgrgid 函数来获取文件或目录的所有者（user）和所属组（group）的相关信息。这两个函数通常与文件状态结构 struct stat 中的 st_uid（用户ID）和 st_gid（组ID）成员一起使用。

#include <pwd.h>struct passwd *getpwuid(uid_t uid);

#include <grp.h>struct group *getgrgid(gid_t gid);

struct passwd {char   *pw_name;       // 用户名char   *pw_passwd;     // 加密后的密码uid_t   pw_uid;        // 用户IDgid_t   pw_gid;        // 主组IDchar   *pw_gecos;      // 用户的真实姓名等描述信息char   *pw_dir;        // 用户的主目录char   *pw_shell;      // 用户的登录shell
};

struct group {char   *gr_name;       // 组名char   *gr_passwd;     // 加密后的密码（在 /etc/gshadow 中）gid_t   gr_gid;        // 组IDchar  **gr_mem;        // 用户名的数组，表示属于这个组的成员
};

ctime的具体用法也在 《Linux C编程实战》笔记：文件属性操作函数-CSDN博客 有提到

%-8s的格式时，它包含两个部分：-8 是一个标志（flag），表示左对齐输出，而 %s 表示将一个字符串插入到该位置。

• %s：插入一个字符串。
• -8：左对齐，并占用最少8个字符的宽度。如果字符串长度不足8个字符，将用空格在右侧填充。

dispaly_single代码：

//在没有使用-l选项时，打印一个文件名，打印时上下对齐
void display_single(char *name){int i,len;//如果本行不足以打印一个文件名则换行if(g_leave_len<g_maxlen){printf("\n");g_leave_len=MAXROWLEN;}len=strlen(name);len=g_maxlen-len;printf("%-s",name);//为了保持对齐，需要填充空格来实现和最长文件名占位相同for(i=0;i<len;i++){printf(" ");}printf("  ");g_leave_len-=(g_maxlen+2);//改行剩下的长度减去最长文件名加两个空格的长度
}

这里主要是格式控制，在准备代码里有每个变量具体的含义，每次输出主要是更新g_leave_len

display代码：

/*
*    根据命令行参数和完整路径名显示目标文件
*    参数flag：命令行参数
*    参数pathname：包含了文件名的路径名
*/
void display(int flag,char *pathname){int i,j;struct stat buf;char name[NAME_MAX+1];//从路径中解析出文件名，其实就是最后一个/后面的字符串了//书中代码是这么来获得的，感觉应该有更好的方法（C语言好像没有split函数，多少会麻烦一些）for(i=0,j=0;i<strlen(pathname);i++){if(pathname[i]=='/'){j=0;continue;}name[j++]=pathname[i];}name[j]='\0';//用lstat而不是stat以方便解析链接文件if(lstat(pathname,&buf)==-1)my_err("stat",__LINE__);switch (flag){case PARAM_NONE://没有选项if(name[0]!='.'){//隐藏的.目录文件就忽略display_single(name);}break;case PARAM_A:display_single(name);break;case PARAM_L:if(name[0]!='.'){display_attribute(buf,name);//详细信息printf(" %s-\n",name);//最后打印文件名}break;case PARAM_A+PARAM_L:display_attribute(buf,name);printf(" %-s\n",name);break;default:break;}
}

NAME_MAX在《Linux C编程实战》笔记：目录操作-CSDN博客

lstat在《Linux C编程实战》笔记：文件属性操作函数-CSDN博客

display_dir代码：

void display_dir(int flag_param,char *path){DIR *dir;struct dirent *ptr;int count=0;char filenames[256][PATH_MAX+1],temp[PATH_MAX+1];//获取该目录下文件总数和最长的文件名dir=opendir(path);if(dir==nullptr)my_err("opendir",__LINE__);while((ptr=readdir(dir))!=nullptr){if(g_maxlen<strlen(ptr->d_name))g_maxlen=strlen(ptr->d_name);//更新最长的文件名长度count++;}closedir(dir);if (count>256){my_err("too maney files under this dir",__LINE__);}int i,j,len=strlen(path);//获取该目录下所有的文件名dir=opendir(path);for(i=0;i<count;i++){ptr=readdir(dir);if(ptr==nullptr)my_err("readdir",__LINE__);strncpy(filenames[i],path,len);filenames[i][len]='\0';strcat(filenames[i],ptr->d_name);//把目录名称和目录下的文件名拼一起filenames[i][len+strlen(ptr->d_name)]='\0';}//给文件名排序//源代码里用的是冒泡，排序不是重点，用一下stl算了，偷个懒qsort(filenames,count,sizeof(filenames[0]),cmp);for(i=0;i<count;i++)display(flag_param,filenames[i]);closedir(dir);//如果命令行中没有-l选项，打印一个换行符if((flag_param&PARAM_L)==0)printf("\n");
}

打开目录和遍历目录的操作我已经演示过了了《Linux C编程实战》笔记：目录操作-CSDN博客

main函数代码：

int main(int argc,char **argv){int i,j,k,num;char path[PATH_MAX+1];char param[32];//保存命令行参数，目标文件名和目录名不在这里int flag_param=PARAM_NONE;//参数种类struct stat buf;//命令行参数的解析，分析 -l、-a、-al、-la选项j=0;num=0;for(i=1;i<argc;i++){if(argv[i][0]=='-'){//是一个命令for(k=1;k<strlen(argv[i]);k++,j++){param[j]=argv[i][k];//把命令的参数（a或l）都放到param数组里}num++;//保存"-"的个数}}//j现在是param数组的长度for(int i=0;i<j;i++){//遍历param数组，看参数都是什么if(param[i]=='a'){flag_param|=PARAM_A;continue;}else if(param[i]=='l'){flag_param|=PARAM_L;continue;}else{//a，l以外的参数，不支持printf("my_ls:invalid option -%c\n",param[i]);exit(1);}}param[j]='\0';//如果没有输入文件名或目录则显示当前目录if((num+1)==argc){//这表示除了参数，没有输入文件或目录strcpy(path,"./");//path变成当前目录path[2]='\0';display_dir(flag_param,path);//用显示目录的函数return 0;}//开始遍历文件或目录i=1;do{//如果不是目标文件或目录，解析下一个命令行参数if(argv[i][0]=='-'){i++;continue;}else{strcpy(path,argv[i]);//如果目标文件或目录不存在，报错并退出if(stat(path,&buf)==-1)my_err("stat",__LINE__);if(S_ISDIR(buf.st_mode)){//argv[i]是一个目录//如果目录的最后一格字符不是'/',就把'/'加上if(path[strlen(argv[i])-1]!='/'){path[strlen(argv[i])]='/';path[strlen(argv[i])+1]='\0';}else path[strlen(argv[i])]='\0';//也是调用显示目录的函数display_dir(flag_param,path);i++;}else{//argv[i]是一个文件display(flag_param,path);i++;}}} while (i<argc);return 0;
}

这里说一下argc和argv，不然可能搞不懂。

运行程序时，如果啥都不跟，直接./a.out这种的话，argc默认为1，argv[0]是程序名字，如果后面带了参数，比如这样

./a.out arg1 arg2 arg3

那argc就是4，argv[1],argv[2],argv[3]存的是参数的字符串

所以argv代码里都是从1开始，因为argv[0]默认存的是程序名称。

编译运行一下

结果还是很完美的

一整个源码也在这，方便直接抄了，但是没有注释

#include<cstdlib>
#include<cstring>
#include <cstdio>
#include<ctime>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<cerrno>
#include<dirent.h>
#include<linux/limits.h>
#include<pwd.h>
#include<grp.h>
#include<algorithm>
using namespace std;
#define PARAM_NONE 0
#define PARAM_A 1
#define PARAM_L 2
#define MAXROWLEN 80int g_leave_len=MAXROWLEN;
int g_maxlen;
//自定义错误处理函数
void my_err(const char *err_string,int line){fprintf(stderr,"line:%d ",line);perror(err_string);exit(1);
}
int cmp(const void *a, const void *b)
{return ((char *)a)[0] - ((char *)b)[0];
}
void display_attribute(struct stat buf,char *name){char buf_time[32];struct passwd *psd;struct group *grp;if(S_ISLNK(buf.st_mode))printf("l");else if(S_ISREG(buf.st_mode))printf("-");else if(S_ISDIR(buf.st_mode))printf("d");else if(S_ISCHR(buf.st_mode))printf("c");else if(S_ISBLK(buf.st_mode))printf("b");else if(S_ISSOCK(buf.st_mode))printf("s");else if(S_ISFIFO(buf.st_mode))printf("f");if(buf.st_mode&S_IRUSR)printf("r");else printf("-");if(buf.st_mode&S_IWUSR)printf("w");else printf("-");if(buf.st_mode&S_IXUSR)printf("x");else printf("-");if(buf.st_mode&S_IRGRP)printf("r");else printf("-");if(buf.st_mode&S_IWGRP)printf("w");else printf("-");if(buf.st_mode&S_IXGRP)printf("x");else printf("-");if(buf.st_mode&S_IROTH)printf("r");else printf("-");if(buf.st_mode&S_IWOTH)printf("w");else printf("-");if(buf.st_mode&S_IXOTH)printf("x");else printf("-");printf("   ");psd=getpwuid(buf.st_uid);grp=getgrgid(buf.st_gid);printf("%4d",buf.st_nlink);printf("%-8s",psd->pw_name);printf("%-8s",grp->gr_name);printf("%6d",buf.st_size);strcpy(buf_time,ctime(&buf.st_mtime));buf_time[strlen(buf_time)-1]='\0';printf("  %s",buf_time);
}void display_single(char *name){int i,len;if(g_leave_len<g_maxlen){printf("\n");g_leave_len=MAXROWLEN;}len=strlen(name);len=g_maxlen-len;printf("%-s",name);for(i=0;i<len;i++){printf(" ");}printf("  ");g_leave_len-=(g_maxlen+2);
}
void display(int flag,char *pathname){int i,j;struct stat buf;char name[NAME_MAX+1];for(i=0,j=0;i<strlen(pathname);i++){if(pathname[i]=='/'){j=0;continue;}name[j++]=pathname[i];}name[j]='\0';if(lstat(pathname,&buf)==-1)my_err("stat",__LINE__);switch (flag){case PARAM_NONE:if(name[0]!='.'){display_single(name);}break;case PARAM_A:display_single(name);break;case PARAM_L:if(name[0]!='.'){display_attribute(buf,name);printf(" %s-\n",name);}break;case PARAM_A+PARAM_L:display_attribute(buf,name);printf(" %-s\n",name);break;default:break;}
}void display_dir(int flag_param,char *path){DIR *dir;struct dirent *ptr;int count=0;char filenames[256][PATH_MAX+1],temp[PATH_MAX+1];dir=opendir(path);if(dir==nullptr)my_err("opendir",__LINE__);while((ptr=readdir(dir))!=nullptr){if(g_maxlen<strlen(ptr->d_name))g_maxlen=strlen(ptr->d_name);count++;}closedir(dir);if (count>256){my_err("too maney files under this dir",__LINE__);}int i,j,len=strlen(path);dir=opendir(path);for(i=0;i<count;i++){ptr=readdir(dir);if(ptr==nullptr)my_err("readdir",__LINE__);strncpy(filenames[i],path,len);filenames[i][len]='\0';strcat(filenames[i],ptr->d_name);filenames[i][len+strlen(ptr->d_name)]='\0';}qsort(filenames,count,sizeof(filenames[0]),cmp);for(i=0;i<count;i++)display(flag_param,filenames[i]);closedir(dir);if((flag_param&PARAM_L)==0)printf("\n");
}
int main(int argc,char **argv){int i,j,k,num;char path[PATH_MAX+1];char param[32];int flag_param=PARAM_NONE;struct stat buf;j=0;num=0;for(i=1;i<argc;i++){if(argv[i][0]=='-'){for(k=1;k<strlen(argv[i]);k++,j++){param[j]=argv[i][k];}num++;}}for(int i=0;i<j;i++){if(param[i]=='a'){flag_param|=PARAM_A;continue;}else if(param[i]=='l'){flag_param|=PARAM_L;continue;}else{printf("my_ls:invalid option -%c\n",param[i]);exit(1);}}param[j]='\0';if((num+1)==argc){strcpy(path,"./");path[2]='\0';display_dir(flag_param,path);return 0;}i=1;do{if(argv[i][0]=='-'){i++;continue;}else{strcpy(path,argv[i]);if(stat(path,&buf)==-1)my_err("stat",__LINE__);if(S_ISDIR(buf.st_mode)){if(path[strlen(argv[i])-1]!='/'){path[strlen(argv[i])]='/';path[strlen(argv[i])+1]='\0';}else path[strlen(argv[i])]='\0';display_dir(flag_param,path);i++;}else{display(flag_param,path);i++;}}} while (i<argc);return 0;
}