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【Linux】系统api和指令的模拟实现
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1.虚拟地址空间
1.1一个进程打开的最大文件数量
#include <unistd.h> #include<stdio.h> #inlcude<sys/stat.h> #include<sys/types.h> #include<fcntl.h> //int open(char*name,mode) //如果返回值小于0，则表示打开文件或者创建文件失败 int maim(){ int num=3; //系统默认打开stdin,stdout,stderr;所以打开的文件的下标从3开始 char filename[128]={0}//定义文件名 while(1){ sprinft(filename,"temp_%04d",num++); int fd=open(filename,O_RDNOLY|O_CREAT,0666); if(fd<0){ perror("open err"); //打印警告 break; } } printf("num==%d\n",num); return 0; } //输出： num==1023 //需要在程序结束后再关闭所有的文件，否则程序会出现死循环- 1
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2.stat文件信息函数
获取文件信息的函数，文化信息存放在参数buf中
#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <unistd.h> int stat(const char *path, struct stat *buf); int fstat(int fd, struct stat *buf); int lstat(const char *path, struct stat *buf);- 1
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hello.hard是hello的硬链接，两者指向同一个块。
vim ../ #查看目录文件- 1
目录项存放了该目录下的文件名,inode,读条大小
2.1stat参数和返回值
参数：
pathname ：文件名
struct stat *buf(传入参数)：struct stat sb;&sb
传入类型参数：需要我们传入参数，由函数完成参数的内容填充
返回值：
成功返回0，失败返回-1;
#teststat.c #include <unistd.h> #include<stdio.h> #inlcude<sys/stat.h> #include<sys/types.h> #include<fcntl.h> int main(int agrc,char*argv[]){ struct stat sb; stat(argv[1],&sb);//sb的值由函数填充 return 0; } int main(int argc,char*argv[]){ struct stat sb; stat(argv[1],&sb); return 0; }- 1
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gcc teststat -o teststat.out ./teststat.out 文件名 #获得该文件的信息(主要信息存放在struct stat*sb中);- 1
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2.实现简单版ls -l(对单文件操作)
int stat(const char *path, struct stat *buf);- 1
stat结构体的内容
st_mode中包含了文件的主要信息，st_ino包含了文件连接数
#include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<sys/types.h> #include<sys/stat.h> #include<fcntl.h> //获取文件数据 struct stat sb; //struct stat*sb; //传入型数据类型 stat(argv[1],&sb); //文件信息都存储在sb中。 //输出文件信息,解析属性信st_mode,st_uid,st_gid,st_atime,st_ino char stmode[11]={0}; //文件类型--用户权限---用户组权限---其他人权限，最后一个位置为\n memset(stmode,'-',sizeof(stmmode)); //初始化- 1
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2.1获取文件类型
文件类型相关的宏(st_mode)
文件权限宏
if(S_ISREG(sb.st_mode)) stmode[0]='-'; //is it a regular file? if(S_ISDIR(sb.st_mode)) stmode[0]='d'; //directory? if(S_ISCHR(sb.st_mode)) stmode[0]='c'; //character device? if(S_ISBLK(sb.st_mode)) stdmode[0]='b'; //block device? if(S_ISFIFO(sb.st_mode)) stdmode[0]='p'; //FIFO (named pipe)? if(S_ISLNK(sb.st_mode)) stdmode[0]='l';//symbolic link? (Not in POSIX.1-1996.) if(S_ISSOCK(sb.st_mode)) stdmode[0]='s';//socket? (Not in POSIX.1-1996.) //解析文件权限 //解析文件拥有者权限位 if(sb.st_mode&S_IRUSR) stdmode[1]='r'; if(sb.st_mode&S_IWUSR) stdmode[2]='w'; if(sb.st_mode&S_IXUSR) stdmode[3]='x'; //解析文件所有组权限位 if(sb.st_mode&S_IRGRP) stdmode[4]='r'; if(sb.st_mode&S_IWGRP) stdmode[5]='w'; if(sb.st_mode&S_IXGRP) stdmode[6]='x'; if(sb.st_mode&S_IROTH) stdmode[7]='r'; if(sb.st_mode&S_IWOTH) stdmode[8]='w'; if(sb.st_mode&S_IXOTH) stdmode[9]='x'; stdmode[10]='\0';- 1
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2.2获取连接数
int num=sb.st_nlink;- 1
2.3获取用户名和所有组
//使用struct passwd* getpwuid(uid_t uid) 获得用户名，需要传入uid //使用struct group* getgrgid(gid_t gid) 获得组名，需要传入gid //stat结构体已经包含了两者 struct passwd*sbwd=(struct passwd*)getpwuid(sb.st_uid); struct group* sbgrp=(struct group*)getgrgid(sb.st_git);- 1
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2.4获取时间
//获取时间:struct tm *localtime(const time_t *timep);对应stat结构体中的st_atime struct tm*sttime=localtime(&sb.st_atim.tv_sec);- 1
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2.5实现ls-l
#include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<sys/types.h> #include<sys/stat.h> #include<fcntl.h> #include<string.h> #include<pwd.h> #include<time.h> #include<string.h> int main(int argc,char*argv[]){ if(argc!=2){ printf("./a.out filename\n"); return -1; } //获取文件数据 struct stat sb; //传入型数据类型 stat(argv[1],&sb); //文件信息都存储在sb中。 //输出文件信息,解析属性信息stat_mode,uid,gid,tim //获取文件类型 char stmode[11]={0}; //文件类型--用户权限---用户组权限---其他人权限---连接数 //通过宏判断文件的类型 memset(stmode,'-',sizeof(stmode)); if(S_ISREG(sb.st_mode)) stmode[0]='-'; //is it a regular file? if(S_ISDIR(sb.st_mode)) stmode[0]='d'; //directory? if(S_ISCHR(sb.st_mode)) stmode[0]='c'; //character device? if(S_ISBLK(sb.st_mode)) stmode[0]='b'; //block device? if(S_ISFIFO(sb.st_mode)) stmode[0]='p'; //FIFO (named pipe)? if(S_ISLNK(sb.st_mode)) stmode[0]='l';//symbolic link? (Not in POSIX.1-1996.) if(S_ISSOCK(sb.st_mode)) stmode[0]='s';//socket? (Not in POSIX.1-1996.) //解析文件权限 //解析文件拥有者权限位 if(sb.st_mode&S_IRUSR) stmode[1]='r'; if(sb.st_mode&S_IWUSR) stmode[2]='w'; if(sb.st_mode&S_IXUSR) stmode[3]='x'; //解析文件所有组权限位 if(sb.st_mode&S_IRGRP) stmode[4]='r'; if(sb.st_mode&S_IWGRP) stmode[5]='w'; if(sb.st_mode&S_IXGRP) stmode[6]='x'; if(sb.st_mode&S_IROTH) stmode[7]='r'; if(sb.st_mode&S_IWOTH) stmode[8]='w'; if(sb.st_mode&S_IXOTH) stmode[9]='x'; stmode[10]='\0'; //解析连接数 //使用struct passwd* getpwuid(uid_t uid) 获得用户名，需要传入uid //使用struct group* getgrgid(gid_t gid) 获得组名，需要传入gid //获取时间:struct tm *localtime(const time_t *timep);对应stat结构体中的st_atime struct tm*sttime=localtime(&sb.st_atim.tv_sec); char timebuf[20]={0}; sprintf(timebuf,"%d月 %d %02d:%02d",sttime->tm_mon,sttime->tm_yday,sttime->tm_hour,sttime->tm_min); //结构体体类型：指针使用->访问成员；非指针使用.访问成员 printf("%s %2ld %s %s %4ld %s %s\n ",stmode,sb.st_nlink,getpwuid(sb.st_uid)->pw_name,getgrgid(sb.st_gid)->gr_name,sb.st_size,timebuf,argv[1]); return 0; }- 1
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3.stat和lstat的区别
stat可以穿透链接，找到链接对应的文件；而lstat无法穿透。
//通过stat获取文件大小 也可以使用fseek获取文件大小 struct stat* sb; stat(filename,sb); printf("文件大小是：%d",sb->st_size);- 1
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4.access判断权限函数
作用：判读用户是否具有r,w,x权限；
#include <unistd.h> int access(const char *pathname, int mode); /* 参数： pathname:文件名 mode:R_OK读权限, W_OK写权限,X_OK：执行权限，F_OK：是否存在 返回值： 成功：有权限或者文件存在返回0 失败：返回-1 */ EXAMPLE: int main(int argc,char*argv[]){ if(!access(argv[1],W_OK)) printf("有可写权限"); if(!access(argv[1],R_OK)) printf("有可读权限"); return 0; }- 1
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5.truncate文件截断
文件截断函数
#include <unistd.h> #include <sys/types.h> int truncate(const char *path, off_t length); /* 参数： path:文件名 length:文件大小 长度大于原文件就扩展y 返回值： 成功：返回0 失败：返回-1 */- 1
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6.chown和rename函数
6.1chown函数
#include <unistd.h> int chown(const char *path, uid_t owner, gid_t group); /* 参数： path:文件名 owner:用户ID 在文件/etc/passwd可以查询 group:组ID 在文件/etc/group可以查询 返回值: 成功：返回0 失败：返回-1 */- 1
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6.2rename函数
#include <stdio.h> int rename(const char *oldpath, const char *newpath); /* 参数： oldpath:旧文件名 newpath:新文件名 返回值： 成功：0 失败：-1 */- 1
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7.chdir目录切换和getcwd目录查询函数
7.1getcwd获取当前目录
#include<unistd.h> char* getcwd(char*buf,size_t size); /* buf:传处参数，缓冲区中存放的就是路径 size:缓冲区大小 返回值： 成功：返回目录指针 失败：返回NULL */- 1
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模拟实现pwd指令
mypwd.c #include<stdio.h> #include<unistd.h> int main(int argc,char*argv[]){ char buf[128]; getcwd(buf,sizeof(buf)); printf("%s",buf); return 0; }- 1
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gcc mypwd.c ./a.out /home/west/dr2- 1
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7.2chdir函数
#include<unistd.h> int chdir(const char*path); /* path:进入目录路径指针 返回值： 成功：0 失败：-1 */- 1
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8.mkdir目录创建函数
#include <sys/stat.h> #include <sys/types.h> int mkdir(const char *pathname, mode_t mode); /* 参数： pathname:创建的目录名 mode:权限 0777|umask 或者 0777&~umask 这里的0777是目录创建的默认初始权限，umask表示权限掩码，最后创建的默认权限位0777|umask 返回值： 成功：0 失败：-1 */- 1
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模拟实现mkdir指令
#include<sys/stat.h> #include<sys/types.h> #include<stdio.h> int main(int argc,char*argv[]){ if(argc!=2){ printf("a.out filename\n"); } //umask权限掩码 //int mkdir(const char *pathname, mode_t mode)的mode参数是权限 //而目录的默认权限参数是0777,而umask一般是0002 //所以目录的默认参数是0777|umask=0775(八进制数) mkdir(argv[1],0775); return 0; }- 1
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gcc mydir.c ./a.out mydir ls -l drwxrwxr-x -------------- mydir- 1
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9.rmdir目录删除函数
#include <unistd.h> int rmdir(const char *pathname); /* pathname:目录名 返回值： 成功：返回0; 失败：返回-1; */- 1
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模拟实现rmdir指令
//删除空目录 #include<stdio.h> #include<unistd.h> int main(int argc,char*argv[]){ if(argc!=2){ printf("a.out filename\n"); return -1; } rmdir(argv[1]); return 0; }- 1
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gcc myrmdir.c ./a.out mydir #结果为成功删除mydic目录- 1
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10.统计指定目录下普通文件的个数，子目录递归统计
10.1opendir目录打开函数
#include <sys/types.h> #include <dirent.h> DIR *opendir(const char *name); /* name:目录名 返回值：The opendir() and fdopendir() functions return a pointer to the directory stream. 意思是返回一个目录项信息的的指针，指向目录项信息，主要作为readdir和closedir的参数传入 */- 1
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10.2readdir目录读取函数
调用readdir函数时，目录指针自动向下移动
#include <dirent.h> struct dirent *readdir(DIR *dirp); //如果读到EOF或者发生错误就返回NULL- 1
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文件类型d_type的宏定义
10.3closedir目录关闭函数
#include <sys/types.h> #include <dirent.h> int closedir(DIR *dirp);- 1
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10.4目录位置调整函数
void rewinddir(DIR* dirp); //把目录指针恢复到起始位置 long telldir(DIR*dirp); //获取目录读写位置 返回值为返回当前在目录中的位置 void seekdir(DIR*dirp,long loc); //修改目录读写位置- 1
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10.5统计目录文件个数程序
coutdir.c #include<stdio.h> #include<unistd.h> #include <sys/types.h> #include <dirent.h> #include<string.h> int num=0; void Dircount(char*dirname){ //打开目录 DIR* dirp=opendir(dirname); //如果为空 if(dirp==NULL){ printf("opendir err\n"); return ; } //循环读目录,如果是普通文件++，如果是目录，递归统计个数 struct dirent*dentp=NULL; while((dentp=readdir(dirp))!=NULL){ //调用依次readdir函数，目录指针就移动一次。 //如果是目录文件 if(dentp->d_type==DT_DIR){ //如果是.或者是..目录就跳过这两个目录 if(strcmp(".",dentp->d_name)==0||strcmp("..",dentp->d_name)==0){ continue; } //如果是其他目录，就递归调用 //进程的工作路径无法直接打开 //使用dirname拼接下一级目录 char tmpname[256]={0}; sprintf(tmpname,"%s/%s",dirname,dentp->d_name); Dircount(tmpaname); } if(dentp->d_type==DT_REG){ num++; } } closedir(dirp); } int main(int argc,char*argv[]){ if(argc!=2){ printf("a.out filename\n"); return -1; } Dircount(argv[1]); printf("文件数为：%d",num); return 0; }- 1
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gcc coutdir.c ./a.out mk 文件数为 4- 1
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11.dup和dup2输出重定向函数
复制文件描述符，用于备份
#include <unistd.h> int dup(int oldfd); //返回当前最小可用的文件描述符，并指向oldfd指向的文件 int dup2(int oldfd, int newfd); //输出重定向函数- 1
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dup(oldfd):
dup2(oldfd,newfd):
案例
//在代码中执行2次printf("hello world\n");第一次输出到hello文件中，后一次输出到屏幕上 #include<stdio.h> #include <unistd.h> #include<sys/types.h> #include<sys/stat.h> #include<fcntl.h> int main(){ //备份标准输出stdout的描述符 int outfd=dup(1); //printf默认打开stdin,stdout,stderr //打开文件hello,返回open文件的文件描述符 int fd=open("hello",O_WRONLY|O_CREAT,0666); //重定向 dup2(fd,1);//这里的1指的是stdout,把标准输出重定向为hello文件 //这样hello world就输出到hello文件中 printf("hello world\n"); fflush(stdout); //恢复标准输出指向 dup2(outfd,1); //输出到屏幕上 printf("hello world\n"); }- 1
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