Linux 下几个文件操作命令的代码实现

Linux 操作系统中的命令实际上是编译好的可执行程序,比如说 ls 这个命令,这个文件位于 /bin 目录下面,当我们用 file /bin/ls 命令查看的时候会有以下输出:

[root@localhost ~]# file /bin/ls /bin/ls: ELF 64-bit LSB executable, AMD x86-64, version 1 (SYSV), for GNU/Linux 2.6.9, dynamically linked (uses shared libs), for GNU/Linux 2.6.9, stripped  

这个命令通过调用 stat 系统调用和 /usr/share/file/magic.mgc 文件来决定文件的类型。如上的 /bin/ls 是一个 ELF 格式的动态链接的 64 位的可执行文件。

系统调用是用户程序和操作系统内核之间的接口,我们可以使用操作系统提供的系统调用来请求分配资源和服务。我们可以通过 man 2 章节来查找 Linux 提供的系统调用的具体使用方法。有关文件操作的常见系统调用命令有:open、creat、close、read、write、lseek、opendir、readdir、mkdir、stat 等等。

cp 命令的实现

cp 命令的模拟实现

大家也都知道 cp 这个命令主要的作用就是把一个文件从一个位置复制到另一个位置。比如现在 /root 目录下有一个 test.txt 文件,如果我们用 cp test.txt test2.txt 命令的话,在同一个目录下面就会生成一个同样内容的 test2.txt 文件了。

那么 cp 命令是怎么实现的呢,我们看如下代码:


清单 1. cp 命令实现代码
#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <fcntl.h> #include <stdlib.h> #define BUFFERSIZE 4096 #define COPYMODE 0644 void oops(char *, char *); main(int argc, char * argv[]) { int in_fd, out_fd, n_chars; char buf[BUFFERSIZE]; if ( argc != 3 ){ fprintf( stderr, "usage: %s source destination\n", *argv); exit(1); } if ( (in_fd=open(argv[1], O_RDONLY)) == -1 ){ oops("Cannot open ", argv[1]); } if ( (out_fd=creat( argv[2], COPYMODE)) == -1 ){ oops( "Cannot creat", argv[2]); } while ( (n_chars = read(in_fd , buf, BUFFERSIZE)) > 0 ){ if ( write( out_fd, buf, n_chars ) != n_chars ){ oops("Write error to ", argv[2]); } } if ( n_chars == -1 ){ oops("Read error from ", argv[1]); } if ( close(in_fd) == -1 || close(out_fd) == -1 ) oops("Error closing files",""); } void oops(char *s1, char *s2) { fprintf(stderr,"Error: %s ", s1); perror(s2); exit(1); }  

该程序的主要实现思想是:打开一个输入文件,创建一个输出文件,建立一个 BUFFERSIZE 大小的缓冲区;然后在判断输入文件未完的循环中,每次读入多少就向输出文件中写入多少,直到输入文件结束。

cp 命令实现的说明

让我来详细的讲述一下这个程序:

开头四行包含了 4 个头文件,<stdio.h> 文件包含了 fprintf、perror 的函数原型定义;<unistd.h> 文件包含了 read、write 的函数原型定义;<fcntl.h> 文件包含了 open、creat 的函数原型定义、<stdlib.h> 文件包含了 exit 的函数原型定义。这些函数原型有些是系统调用、有些是库函数,通常都可以在 /usr/include 目录中找到这些头文件。 接下来的 2 行以宏定义的方式定义了 2 个常量。BUFFERSIZE 用来表示缓冲区的大小、COPYMODE 用来定义创建文件的权限。 接下来的一行定义了一个函数原型 oops,该函数的具体定义在最后出现,用来输出出错信息到 stderr,也就是标准错误输出的文件流。 接下来主程序开始。首先定义了 2 个文件描述符、一个存放读出字节数的变量 n_chars、和一个 BUFFERSIZE 大小的字符数组用来作为拷贝文件的缓冲区。 接下来判断输入参数的个数是否为 3,也就是程序名 argv[0]、拷贝源文件 argv[1]、目标文件 argv[2]。不为 3 的话就输出错误信息到 stderr,然后退出程序。 接下来的 2 行,用 open 系统调用以 O_RDONLY 只读模式打开拷贝源文件,如果打开失败就输出错误信息并退出。如果想了解文件打开模式的详细内容请使用命令 man 2 open,来查看帮助文档。 接下来的 2 行,用 creat 系统调用以 COPYMODE 的权限建立一个文件,如果建立失败函数的返回值为 -1 的话,就输出错误信息并退出。 接下来的循环是拷贝的主要过程。它从输入文件描述符 in_fd 中,读入 BUFFERSIZE 字节的数据,存放到 buf 字符数组中。在正常读入的情况下,read 函数返回实际读入的字节数,也就是说只要没有异常情况和文件没有读到结尾,那么 n_chars 中存放的就是实际读出的字节的数字。然后 write 函数将从 buf 缓冲区中,读出 n_chars 个字符,写入 in_out 输出文件描述符。由于 write 系统调用返回的是实际写入成功的字节数。所以当读出 N 个字符,又成功写入 N 个字符到输出文件描述符中去的时候,就表示写成功了,否则就报告写入错误。 最后就是用 close 系统调用关闭打开的输入和输出文件描述符。

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