C++ 实现简单的 ls 命令以及原理
作者：向阳逐梦
- 2023-06-29 四川
本文字数：8101 字
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C++实现简单的 ls 命令及其原理，C++实现 ls 命令可通过调用系统函数实现读取目录中的文件名和属性，再通过标准输出进行显示。
对控制参数的处理
一共有 7 个可选参数，分别是-a、-l、-R、-t、-r、-i、-s，这些参数可以相互自由组合，因此可以设计一种机制，就是直接把它们全部用循环一次性做或运算，得到一个参数标记 Vec。
// 标记: -a、-l、-R、-t、-r、-i、-s 参数(向量分量)#define a 0b1000000#define l 0b0100000#define R 0b0010000#define t 0b0001000#define r 0b0000100#define I 0b0000010#define s 0b0000001// 向量int Vec = 0;复制代码
而 Vec 可以使用全局变量，这样可以避免写函数时不断地给函数参数加入地址参数，使得更加代码整洁，更直观。
对 dir 参数的处理
同理，依然可以设计一个全局容器，不断地把 dirname扔进去：
char* dirname[4096 * 128];int dirlen = 0;复制代码
而对于 filename也是一样的，但在每次遍历一个dir之前，就得filename容器做重置处理：
char* filenames[4096 * 128];int file_cnt = 0;复制代码
函数实现
void tags_cal(int argc, char* argv[]) { for (int i = 1; i < argc; i++) { if (argv[i][0] != '-') { // 只接受以'-'开头的参数,其它参数要么错误,要么是文件夹名称或文件名 char* tempdirname = (char*)malloc(sizeof(char) * 4096); strcpy(tempdirname, argv[i]); dirname[dirlen++] = tempdirname; } else { int len = strlen(argv[i]); for (int j = 1; j < len; j++) { switch (argv[i][j]) { case 'a': Vec |= a; break; case 'l': Vec |= l; break; case 'R': Vec |= R; break; case 't': Vec |= t; break; case 'r': Vec |= r; break; case 'i': Vec |= I; break; case 's': Vec |= s; break; default: fprintf(stderr, "%c参数错误!\n", argv[i][j]); break; } } } } if (dirlen == 0) { dirlen = 1; char* tempdirname = (char*)malloc(sizeof(char) * 2048); strcpy(tempdirname, "."); dirname[0] = tempdirname; }}复制代码
这里需要注意的是，如果dirlen == 0，说明我们的命令并没有加参数，默认是对当前文件夹进行操作，因此需要重新对 dirlen赋值为 1，然后把 dirname[0]置为"."。
实现
我们上一步成功得到了，dirnname、dirlen，这样就可以逐个dirname[i]进行处理了！
void do_myls() { for (int i = 0; i < dirlen; i++) { if (do_name(dirname[i]) == -1) { continue; } // 且自动字典排序 if ((Vec & t) == t) { // 时间排序 do_t(filenames); } if ((Vec & r) == r) { // 逆序 do_r(filenames, file_cnt); } printf("当前路径:\"%s\"\n", dirname[i]); int tag = 0; // 换行 for (int j = 0; j < file_cnt; j++) { // 拼凑文件名 char path[4096] = {0}; strcpy(path, dirname[i]); int len = strlen(dirname[i]); strcpy(&path[len], "/"); strcpy(&path[len + 1], filenames[j]); tag++; if ((Vec & a) == 0) { if ((strcmp(filenames[j], ".") == 0 || strcmp(filenames[j], "..") == 0) || filenames[j][0] == '.') { continue; } } struct stat info; stat(path, &info); // 拉进 info if (S_ISDIR(info.st_mode) && ((Vec & R) == R)) { // 如果是目录,那就直接拉进 dirnames:"dirname/filename" char* tempdirname = (char*)malloc(sizeof(char) * 4096); strcpy(tempdirname, dirname[i]); int len = strlen(tempdirname); strcpy(&tempdirname[len], "/"); strcpy(&tempdirname[len + 1], filenames[j]); dirname[dirlen++] = tempdirname; } if ((Vec & I) == I) { do_i(path); } if ((Vec & s) == s) { do_s(path); } if ((Vec & l) == 0) { if (S_ISDIR(info.st_mode)) // 判断是否为目录 { printf(GREEN "%s\t" NONE, filenames[j]); } else { printf(BLUE "%s\t" NONE, filenames[j]); } } if ((Vec & l) == l) { void mode_to_letters(); char modestr[11]; mode_to_letters(info.st_mode, modestr); printf("%s ", modestr); printf("%4d ", (int)info.st_nlink); printf("%-8s ", uid_to_name(info.st_uid)); printf("%-8s ", gid_to_name(info.st_gid)); printf("%8ld ", (long)info.st_size); printf("%.12s ", ctime(&info.st_mtime)); if (S_ISDIR(info.st_mode)) // 判断是否为目录 { printf(GREEN "%s\t" NONE, filenames[j]); } else { printf(BLUE "%s\t" NONE, filenames[j]); } printf("\n"); } if ((tag % 5 == 0) && ((Vec & l) == 0)) { printf("\n"); } } // 清空容器 for (int k = 0; k < file_cnt; k++) { memset(filenames[k], 4096, '\0'); } file_cnt = 0; }}复制代码
这里最关键的就是对-R参数的处理，因为我们的整体框架并不适合做函数的递归，因此我们可以在判断某个filename是一个 dir 之后，就可以把它加入到 dirname 中，并且把 dirlen++，这样就在逻辑上实现了遍历，这里也充分利用了全局变量的优势：牵一发而动全身。
struct stat info; stat(path, &info); // 拉进 info if (S_ISDIR(info.st_mode) && ((Vec & R) == R)) { // 如果是目录,那就直接拉进 dirnames:"dirname/filename" char* tempdirname = (char*)malloc(sizeof(char) * 4096); strcpy(tempdirname, dirname[i]); int len = strlen(tempdirname); strcpy(&tempdirname[len], "/"); strcpy(&tempdirname[len + 1], filenames[j]); dirname[dirlen++] = tempdirname; }复制代码
而其它的功能性函数实现起来就很简单了，就不累赘了。
#include <dirent.h>#include <grp.h>#include <pwd.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <sys/stat.h>#include <sys/types.h>#include <time.h>#include <unistd.h>// 标记: -a、-l、-R、-t、-r、-i、-s 参数(向量分量)#define a 0b1000000#define l 0b0100000#define R 0b0010000#define t 0b0001000#define r 0b0000100#define I 0b0000010#define s 0b0000001// 颜色宏#define NONE "\033[m"#define GREEN "\033[0;32;32m"#define BLUE "\033[0;32;34m"// 函数声明void tags_cal(int argc, char* argv[]);void restored_ls(struct dirent* cur_item);void sort(char** filenames, int start, int end);void do_r(char** filenames, int file_cnt);int partition(char** filenames, int start, int end);void swap(char** s1, char** s2);int compare(char* s1, char* s2);char* uid_to_name(uid_t);char* gid_to_name(gid_t);void mode_to_letters(int, char[]);char* uid_to_name(uid_t);// ********函数声明********void do_i(char filename[]);void do_s(char filename[]);int do_name(char dirname[]);void do_myls();void do_t(char** filenames);int Vec = 0;char* dirname[4096 * 128];int dirlen = 0;char* filenames[4096 * 128];int file_cnt = 0;int main(int argc, char* argv[]) { tags_cal(argc, argv); do_myls(); return 0;}void do_myls() { for (int i = 0; i < dirlen; i++) { if (do_name(dirname[i]) == -1) { continue; } // 且自动字典排序 if ((Vec & t) == t) { // 时间排序 do_t(filenames); } if ((Vec & r) == r) { // 逆序 do_r(filenames, file_cnt); } printf("当前路径:\"%s\"\n", dirname[i]); int tag = 0; // 换行 for (int j = 0; j < file_cnt; j++) { // 拼凑文件名 char path[4096] = {0}; strcpy(path, dirname[i]); int len = strlen(dirname[i]); strcpy(&path[len], "/"); strcpy(&path[len + 1], filenames[j]); tag++; if ((Vec & a) == 0) { if ((strcmp(filenames[j], ".") == 0 || strcmp(filenames[j], "..") == 0) || filenames[j][0] == '.') { continue; } } struct stat info; stat(path, &info); // 拉进 info if (S_ISDIR(info.st_mode) && ((Vec & R) == R)) { // 如果是目录,那就直接拉进 dirnames:"dirname/filename" char* tempdirname = (char*)malloc(sizeof(char) * 4096); strcpy(tempdirname, dirname[i]); int len = strlen(tempdirname); strcpy(&tempdirname[len], "/"); strcpy(&tempdirname[len + 1], filenames[j]); dirname[dirlen++] = tempdirname; } if ((Vec & I) == I) { do_i(path); } if ((Vec & s) == s) { do_s(path); } if ((Vec & l) == 0) { if (S_ISDIR(info.st_mode)) // 判断是否为目录 { printf(GREEN "%s\t" NONE, filenames[j]); } else { printf(BLUE "%s\t" NONE, filenames[j]); } } if ((Vec & l) == l) { void mode_to_letters(); char modestr[11]; mode_to_letters(info.st_mode, modestr); printf("%s ", modestr); printf("%4d ", (int)info.st_nlink); printf("%-8s ", uid_to_name(info.st_uid)); printf("%-8s ", gid_to_name(info.st_gid)); printf("%8ld ", (long)info.st_size); printf("%.12s ", ctime(&info.st_mtime)); if (S_ISDIR(info.st_mode)) // 判断是否为目录 { printf(GREEN "%s\t" NONE, filenames[j]); } else { printf(BLUE "%s\t" NONE, filenames[j]); } printf("\n"); } if ((tag % 5 == 0) && ((Vec & l) == 0)) { printf("\n"); } } // 清空容器 for (int k = 0; k < file_cnt; k++) { memset(filenames[k], 4096, '\0'); } file_cnt = 0; }}void tags_cal(int argc, char* argv[]) { for (int i = 1; i < argc; i++) { if (argv[i][0] != '-') { // 只接受以'-'开头的参数,其它参数要么错误,要么是文件夹名称或文件名 char* tempdirname = (char*)malloc(sizeof(char) * 4096); strcpy(tempdirname, argv[i]); dirname[dirlen++] = tempdirname; } else { int len = strlen(argv[i]); for (int j = 1; j < len; j++) { switch (argv[i][j]) { case 'a': Vec |= a; break; case 'l': Vec |= l; break; case 'R': Vec |= R; break; case 't': Vec |= t; break; case 'r': Vec |= r; break; case 'i': Vec |= I; break; case 's': Vec |= s; break; default: fprintf(stderr, "%c参数错误!\n", argv[i][j]); break; } } } } if (dirlen == 0) { dirlen = 1; char* tempdirname = (char*)malloc(sizeof(char) * 2048); strcpy(tempdirname, "."); dirname[0] = tempdirname; }}void do_i(char filename[]) { struct stat info; if (stat(filename, &info) == -1) perror(filename); printf("%llu\t", info.st_ino);}void do_s(char filename[]) { struct stat info; if (stat(filename, &info) == -1) perror(filename); printf("%4llu\t", info.st_size / 4096 * 4 + (info.st_size % 4096 ? 4 : 0));}int do_name(char dirname[]) { int i = 0; int len = 0; DIR* dir_ptr; struct dirent* direntp; if ((dir_ptr = opendir(dirname)) == NULL) { fprintf(stderr, "权限不够,cannot open: %s\n", dirname); return -1; } else { while ((direntp = readdir(dir_ptr))) { restored_ls(direntp); } sort(filenames, 0, file_cnt - 1); } printf("\n"); closedir(dir_ptr); return 1;}void sort(char** filenames, int start, int end) { if (start < end) { int position = partition(filenames, start, end); sort(filenames, start, position - 1); sort(filenames, position + 1, end); }}int partition(char** filenames, int start, int end) { if (!filenames) return -1; char* privot = filenames[start]; while (start < end) { while (start < end && compare(privot, filenames[end]) < 0) --end; swap(&filenames[start], &filenames[end]); while (start < end && compare(privot, filenames[start]) >= 0) ++start; swap(&filenames[start], &filenames[end]); } return start;}void swap(char** s1, char** s2) { char* tmp = *s1; *s1 = *s2; *s2 = tmp;}int compare(char* s1, char* s2) { if (*s1 == '.') s1++; if (*s2 == '.') s2++; while (*s1 && *s2 && *s1 == *s2) { ++s1; ++s2; if (*s1 == '.') s1++; if (*s2 == '.') s2++; } return *s1 - *s2;}void restored_ls(struct dirent* cur_item) { char* result = (char*)malloc(sizeof(char) * 4096); strcpy(result, cur_item->d_name); filenames[file_cnt++] = result;}void mode_to_letters(int mode, char str[]) { strcpy(str, "----------"); if (S_ISDIR(mode)) str[0] = 'd'; if (S_ISCHR(mode)) str[0] = 'c'; if (S_ISBLK(mode)) str[0] = 'b'; if (mode & S_IRUSR) str[1] = 'r'; if (mode & S_IWUSR) str[2] = 'w'; if (mode & S_IXUSR) str[3] = 'x'; if (mode & S_IRGRP) str[4] = 'r'; if (mode & S_IWGRP) str[5] = 'w'; if (mode & S_IXGRP) str[6] = 'x'; if (mode & S_IROTH) str[7] = 'r'; if (mode & S_IWOTH) str[8] = 'w'; if (mode & S_IXOTH) str[9] = 'x';}char* gid_to_name(gid_t gid) { struct group *getgrgid(), *grp_ptr; static char numstr[10]; if ((grp_ptr = getgrgid(gid)) == NULL) { sprintf(numstr, "%d", gid); return numstr; } else { return grp_ptr->gr_name; }}char* uid_to_name(gid_t uid) { struct passwd* getpwuid(); struct passwd* pw_ptr; static char numstr[10]; if ((pw_ptr = getpwuid(uid)) == NULL) { sprintf(numstr, "%d", uid); return numstr; } else { return pw_ptr->pw_name; }}void do_t(char** filenames) { char temp[2048] = {0}; struct stat info1; struct stat info2; for (int i = 0; i < file_cnt - 1; i++) { for (int j = i + 1; j < file_cnt; j++) { stat(filenames[i], &info1); stat(filenames[j], &info2); if (info1.st_mtime < info2.st_mtime) { strcpy(temp, filenames[i]); strcpy(filenames[i], filenames[j]); strcpy(filenames[j], temp); } } }}void do_r(char** arr, int file_cnt) { // 只需要修改指针 char left = 0; char right = file_cnt - 1; char temp; while (left < right) { char* temp = arr[left]; arr[left] = arr[right]; arr[right] = temp; left++; right--; }}复制代码
这个 myls的难点在于整个系统的设计，比如参数怎么处理，怎么根据参数输出相应的信息。而函数的实现就比较简单。
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版权声明: 本文为 InfoQ 作者【向阳逐梦】的原创文章。
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人生享受编程，编程造就人生！ 2022-06-01 加入
某公司芯片测试工程师，嵌入式开发工程师，InfoQ签约作者，阿里云星级博主，华为云·云享专家。座右铭：向着太阳，追逐梦想！
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