作業系統第四次實驗報告——檔案系統之使用LinuxAPI實現ls -lai命令

阿新 • • 發佈：2020-04-30

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張櫻姿
201821121038
計算1812

1 實驗目的

通過程式設計進一步瞭解檔案系統。

2 實驗內容

在伺服器上用Vim編寫一個程式：實現Linux系統命令ls -lai的功能
給出執行結果截圖，對於每一列是如何獲取的，結合原始碼做解釋

3實驗報告

　　3.1 ls -lai簡介

ls -l   #以長格式顯示目錄下的內容列表。輸出的資訊從左到右依次包括檔名，檔案型別、許可權模式、硬連線數、所有者、組、檔案大小和檔案的最後修改時間等
ls -a   #顯示所有檔案及目錄（ls內定將檔案名或目錄名稱為“.”的視為影藏，不會列出）
ls -i   #顯示檔案索引節點號（inode number）,一個索引節點代表一個檔案

　　3.2 實現過程

　　　　3.2.1獲取檔案資訊的函式及檔案資訊結構體

　　　　　stat函式：

#include<sys/stat.h>
int stat(const char * path,struct stat * buf); /*將path引數（檔案或目錄）的檔案資訊寫到buf中，buf為傳出引數*/

　　　　　stat結構體：

struct stat{
    dev_t st_dev;            //裝置id號（無需用到）
    ino_t st_ino;            //索引節點號
    mode_t st_mode;          //許可權與檔案型別 

    nlink_t st_nlink;        //硬連結數
    uid_t st_uid;            //使用者id
    ggid_t st_gid;           //所在組id
    dev_t st_rdev;           //裝置id，對於特殊檔案才有（無需用到）
    off_t st_size;           //大小，較為常用
    blksize_t st_blocks;     //檔案系統I/O的塊大小（無需用到）
    blkcnt_t st_blksize;     //分配的512B（扇區）塊數（無需用到）
    time_t st_atime;         // 
最後的訪問時間（無需用到）
    time_t st_mtime;         //最後的修改時間，較為常用
    time_t st_ctime;         //最後的狀態改變時間（無需用到）
}

　　　　因此，需對上述相應欄位格式化處理。

　　　　3.2.2 mode許可權與型別判斷

　　　　判斷檔案型別的巨集函式：

    S_ISREG(m)  is it a regular file?  //判斷是否是普通檔案
    S_ISDIR(m)  directory?             //判斷是否是目錄
    S_ISCHR(m)  character device?      //判斷是否是字元裝置
    S_ISBLK(m)  block device?          //判斷是否是塊裝置
    S_ISFIFO(m) FIFO (named pipe)?     //判斷是否是管道檔案
    S_ISLNK(m)  symbolic link? (Not in POSIX.1-1996.)//判斷使是否是符號連結（軟連線）
    S_ISSOCK(m) socket? (Not in POSIX.1-1996.)       //判斷是否是SOCKET檔案

　　　　檔案許可權巨集變數：

        S_IRUSR     00400     //使用者有讀許可權
        S_IWUSR     00200     //使用者有寫許可權
        S_IXUSR     00100     //使用者有執行許可權
        S_IRGRP     00040     //組有讀許可權
        S_IWGRP     00020     //組有寫許可權
        S_IXGRP     00010     //組有執行許可權
        S_IROTH     00004     //其他人有讀許可權
        S_IWOTH     00002     //其他人有寫許可權
        S_IXOTH     00001     //其他人有可執行許可權

　　　　　opendir函式及readdir函式：

DIR * opendir(const char * name);    //開啟一個目錄
struct dirent * readdir(DIR *);      //讀目錄，依次返回目錄的子項

　　　　　 dirent結構體：

struct dirent{
    ino_t d_ino;    //子項的i節點
    off_t d_off;    //節點的偏移量
    unsigned short d_reclen;//長度
    unsigned char d_type;   //子項型別（常用）
    char d_name[256];       //子檔名（常用）
};

　　　　3.2.4 表示時間的方式

　　　　　①秒差形式，1970年1月1日0時0分0秒的秒數差，得到的型別為time_t;

　　　　②結構形式，tm結構體：

struct tm{
    int tm_sec;  //Second [0,60].包含閏秒
    int tm_min;  //Minutes [0,59].
    int tm_hour; //Hour [0,23].
    int tm_mday; //Day of month [1,31].
    int tm_mon;  //Month of year [0,11].(January = 0)
    int tm_year; //Year Since 1900.
    int tm_wday; //Day of week [0,6] (Sunday = 0).
    int tm_yday; //Day of year [0,365].包含閏年
    int tm_isdat;//Daylight Savings flag
}

　　　　計算機大多數情況使用time_t，因為效率高。但是顯示時為tm結構形式。localtime()函式可以實現： time_t 到 tm 的轉換。time_t的指標做引數，返回值tm的指標。

　　3.3 原始碼

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<stdlib.h>
  3 #include<string.h>
  4 #include<time.h>
  5 #include<unistd.h>
  6 #include<sys/types.h>
  7 #include<dirent.h>
  8 #include<grp.h>
  9 #include<pwd.h>
 10 #include<errno.h>
 11 #include<sys/stat.h>
 12 #include<limits.h>
 13 #include<assert.h>
 14 
 15 int flag = 0;
 16 //用於分析引數
 17 void AnalPara(int argc,char *argv[],char *path)
 18 {
 19     int i = 0;
 20     for(i = 1;i < argc; ++i)
 21     {    //如果argv[i]中第一個字元是‘-‘，則判斷是l a i中的哪些
 22         if(strncmp(argv[i],"-",1)==0)
 23         {
 24             //引數為a時，把1賦值給flag，flag所在記憶體中第一個位置為1
 25             if(strstr(argv[i],"a") != NULL)
 26             {
 27                 flag |= 1 << 0; ////-a引數顯示該隱藏檔案
 28             }
 29             //引數為l時，第二個位置為1
 30             if(strstr(argv[i],"l") != NULL)
 31             {
 32                 flag |= 1 << 1;    //-l引數顯示該檔案的詳細資訊
 33             }
 34             //引數為i時，第三個位置為1
 35             if(strstr(argv[i],"i") != NULL)
 36             {
 37                 flag |= 1 << 2;    //-i引數顯示該檔案的inode number
 38             }
 39             //位運算可使用一個變數同時標記多個引數是否傳遞
 40         }
 41         //如果argv[i]中第一個字元不是‘-‘，則判斷所給路徑是直接路徑還是間接路徑
 42         else
 43         {
 44             //直接路徑，copy到path字元陣列中
 45             if(strncmp(argv[i],"/",1) == 0)
 46             {
 47                 strcpy(path,argv[i]);
 48             }
 49             //間接路徑，將當前路徑與所給路徑連線
 50             else
 51             {
 52                 strcat(path,"/");
 53                 strcat(path,argv[i]);
 54             }
 55         }
 56     }
 57 }
 58 //用於輸出檔名
 59 void PrintfFileName(int mode,int uid,char *name)
 60 {
 61     //是目錄檔案
 62     if(S_ISDIR(mode))
 63     {
 64         //檔名顯示為藍色
 65         printf("\33[1;34m%s\033[0m ",name);
 66     }
 67     //是普通檔案
 68     else if(S_ISREG(mode))
 69     {
 70         if(mode & S_IXUSR||mode & S_IXGRP||mode & S_IXOTH)
 71         {
 72             if(uid==0) //屬主使用者，檔名顯示為紅色
 73                 printf("\33[41;37m%s\033[0m ",name);
 74             else       //其他使用者，檔名顯示為綠色
 75                 printf("\33[1;32m%s\033[0m ",name);
 76         }
 77         else
 78         {
 79             printf("%s ",name);
 80         }
 81     }
 82     else
 83     {
 84         printf("%s ",name);
 85     }
 86 }
 87 //用於輸出檔案詳細資訊
 88 void PrintMoreInfo(int mode,struct stat st)
 89 {    //檔案許可權判斷
 90     char str[10] = {"----------"};
 91 
 92     if(S_ISDIR(mode)) str[0] = ‘d‘;
 93     if(S_ISCHR(mode)) str[0] = ‘c‘;
 94     if(S_ISBLK(mode)) str[0] = ‘b‘;
 95 
 96     if(mode & S_IRUSR) str[1] = ‘r‘;
 97     if(mode & S_IWUSR) str[2] = ‘w‘;
 98     if(mode & S_IXUSR) str[3] = ‘x‘;
 99 
100     if(mode & S_IRGRP) str[4] = ‘r‘;
101     if(mode & S_IWGRP) str[5] = ‘w‘;
102     if(mode & S_IXGRP) str[6] = ‘x‘;
103 
104     if(mode & S_IROTH) str[7] = ‘r‘;
105     if(mode & S_IWOTH) str[8] = ‘w‘;
106     if(mode & S_IXOTH) str[9] = ‘x‘;
107 
108     int i = 0;
109     for(; i < 10; i++)
110     {
111         printf("%c",str[i]);
112     }
113     printf(". ");
114     printf("%ld ",st.st_nlink);
115     //輸出屬主
116     struct passwd *pd = getpwuid(st.st_uid);
117     assert(pd != NULL);
118     printf("%4s ",pd->pw_name);
119     //輸出組使用者
120     struct group *gp = getgrgid(st.st_gid);
121     assert(gp != NULL);
122     printf("%4s ",gp->gr_name);
123     //輸出檔案大小
124     printf("%4ld ",st.st_size);
125     //輸出最近操作時間
126     struct tm * lchangetime = localtime(&(st.st_mtime));
127     printf("%d %d %d:%d ",(lchangetime->tm_mon+1),lchangetime->tm_mday,lchangetime->tm_hour,lchangetime->tm_min);
128 }
129 
130 int main(int argc,char *argv[])
131 {
132     char path[128]={0};
133     //獲取當前路徑
134     getcwd(path,127);
135     //引數分析函式
136     AnalPara(argc,argv,path);
137     //開啟該目錄並建立一個目錄流
138     DIR *dir = opendir(path);
139     if(dir == NULL)
140     {
141         char *p = path + strlen(path);
142         while(*p != ‘/‘)
143             p--;
144         p++;
145         printf("ls:can not access %s:No such file or directory\n",p);
146         exit(0);
147     }
148     //需要使用dirent結構體中的檔名和檔案的inode number
149     struct dirent *dr = NULL;
150     //呼叫readdir函式獲取該目錄中的目錄項
151     while((dr = readdir(dir)) != NULL)
152     {    
153         //當檔名第一個字元是.時，為隱藏檔案，不輸出
154         if(((flag&1)==0) && (strncmp(dr->d_name,".",1) == 0))
155         {
156             continue;
157         }
158 
159         struct stat st;
160         char temp[128] = {0};
161         strcpy(temp,path);
162         strcat(temp,"/");
163         strcat(temp,dr->d_name);
164         stat(temp,&st);
165         //-li
166         if ((flag&2)==2)
167         {
168             //有引數i
169             if((flag&4)==4)
170             {
171                 printf("%ld  ",st.st_ino);
172             }
173             //有引數l
174             PrintMoreInfo(st.st_mode,st);
175             PrintfFileName(st.st_mode,st.st_uid,dr->d_name);
176             printf("\n");
177             continue;
178         }
179         //-ai
180         if((flag&4)==4)
181         {
182             printf("%ld  ",dr->d_ino);
183             PrintfFileName(st.st_mode,dr->d_name);
184             continue;
185         }
186         //-a
187         PrintfFileName(st.st_mode,dr->d_name);
188     }
189     if(argc == 1||(argc >1&&flag == 0))
190         printf("\n");
191     closedir(dir);
192 }