操作系统|Linux系统编程【3.1】——编写ls命令操作系统|linux

ls命令简介老规矩，直接在终端输入：man ls
（有关于man命令的简介可以参考笔者前期博客：Linux系统编程【1】——编写more命令)

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可以看到，ls命令的作用是显示目录中的文件名，它带有可选的参数，如’-a’表示显示所有文件（包含隐藏文件，即以’.‘开头的文件），’-l’表示显示文件及文件属性等等。

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本次博客就只专注于如何显示出目录中的文件名，而显示文件属性这方面的实现将写在下一篇博客中。
如何实现初级版ls命令既然我们的目的是要显示出目录中的文件，基于Linux文件编程的思想，我们只需找到存放指定目录文件信息的那个文件，然后读取其中的内容并显示就可以了。
根据之前对于more和who命令的实现中：打开文件、读取文件、关闭文件的思路，可以猜测对于目录的处理也可能为：打开目录、读取目录、关闭目录。
确定工具函数
利用man -k dir查找到readdir(3)就是我们想要的（另外的两个readdir(2)和readdir_r(3) man进去看一下描述，确实不是我们需要的）。

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由readdir的“SEE ALSO”引出来的还有，opendir和closedir：

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这里插一句，我们之前的思路是找到存储目录信息的文件，然后对这个文件内容进行处理。但是笔者发现这些文件不容易找到，好在linux已经给我们提供了处理这种事的工具函数，如这个readdir函数，传入目录指针（由opendir函数获得，而opendir函数仅需传入目录名）就可以获得一个包含所需信息的结构体指针。
这就好比是你要的东西在仓库（存目录相关信息的文件）里，但是仓库的位置（文件路径）你一下找不到，并且里面放有各种东西（各种参数），要自己去挑选（选出自己所需的数据），最后再自己扛出来并关仓库门（格式处理、数据复制、关闭文件等等）。现在好了，有了几个代理人，他们对仓库很熟悉，一下子就能找到仓库位置（opendir函数），然后根据位置拿里面的东西并打包出来交给你（readdir函数），最后还替你关仓库门（closedir函数），多舒服的一件事情。
【操作系统|Linux系统编程【3.1】——编写ls命令】找到这三个代理人（opendir/readdir/closedir）后，把整套流程交给他们去做，我们拿到打包好的东西（struct dirent）再自己简单处理下就行了。
确定所需参数
readdir函数返回的是一个dirent结构体指针，这个dirent结构体中包含的d_name（文件名）就是我们需要的。
所以整个的ls命令实现流程为：
1.opendir打开指定目录
循环：{
2.readdir获得目录中每一个文件的dirent结构体
3.打印结构体中的d_name字符串
}
4.closedir关闭指定目录
ls命令源代码

/* * ls01.c * writed by lularible * 2021/02/07 */ #include #include #include #include #include//函数声明 void do_ls(const char*); void show_ls(struct dirent*); void error_handle(const char*); int main(int argc,char* argv[]) { //对输入的命令进行参数判断与处理 if(argc == 1){ //只输入了：ls do_ls("."); } else{while(--argc){do_ls(*(++argv)); } } return 0; }//主流程 void do_ls(const char* dir_name) { DIR* cur_dir; struct dirent* cur_item; //打开目录 if((cur_dir = opendir(dir_name)) == NULL){error_handle(dir_name); } else{//读取目录并显示信息 while((cur_item = readdir(cur_dir))){show_ls(cur_item); } printf("\n"); //关闭目录 closedir(cur_dir); } }//显示文件名 void show_ls(struct dirent* cur_item){ printf("%s",cur_item->d_name); printf("\n"); }//错误处理 void error_handle(const char* dir_name){ perror(dir_name); exit(1); }

增加可选参数"-a"和排序现在对于ls做一点小小的优化：

1.当不带任何参数时，显示的文件名不包括隐藏文件（以’.'开头的文件名），带上参数"-a"时，才把隐藏的文件名显示出来
2.将文件名先按照字典序排序再显示

针对第一点，可以对输入的参数进行判断，依据判断结果进行不同的操作，这个很容易实现。
针对第二点，将文件名存到数组中，写一个字典序排序算法，对数组中文件名进行排序即可。
源代码

/* * ls02.c * writed by lularible * 2021/02/07 */#include #include #include #include #include #include //字典序排序算法//函数声明 void do_ls(const char*); void restored_ls(struct dirent*); void error_handle(const char*); //全局变量 int has_a = 0; //标记是否带'-a'参数 char *filenames[4096]; //存放文件名 int file_cnt = 0; //目录中文件个数int main(int argc,char* argv[]) { //对输入的命令进行参数判断与处理 if(argc == 1){ //只输入了：ls do_ls("."); } else{if(strcmp(argv[1],"-a") == 0){has_a = 1; --argc; ++argv; } if(argc == 1){do_ls("."); } else{while(--argc){do_ls(*(++argv)); } } } return 0; }void do_ls(const char* dir_name) { DIR* cur_dir; struct dirent* cur_item; //打开目录 if((cur_dir = opendir(dir_name)) == NULL){error_handle(dir_name); } else{//读取目录并显示信息 //将文件名存入数组 while((cur_item = readdir(cur_dir))){restored_ls(cur_item); } //字典序排序 sort(filenames,0,file_cnt-1); //输出结果 int i = 0; for(i = 0; i < file_cnt; ++i){printf("%s\n",filenames[i]); } //关闭目录 closedir(cur_dir); } }void restored_ls(struct dirent* cur_item){ char* result = cur_item->d_name; //当不带-a参数时，隐藏以'.'开头的文件 if(!has_a && *result == '.') return; filenames[file_cnt++] = cur_item->d_name; }void error_handle(const char* dir_name){ perror(dir_name); exit(1); }

其中的字典序排序算法如下：（利用快排的思想）

/* * sort.h * writed by lularible * 2021/02/07 */#include #include #includevoid swap(char** s1,char** s2); int compare(char* s1,char* s2); int partition(char** filenames,int start,int end); void sort(char** filenames,int start,int end); //交换两字符串 void swap(char** s1,char** s2) { char* tmp = *s1; *s1 = *s2; *s2 = tmp; }//比较两字符串的字典序 //s1靠前，返回负数，s1靠后，返回正数 //s1和s2完全一样，返回0 int compare(char* s1,char* s2){ while(*s1 && *s2 && *s1 == *s2){++s1; ++s2; } return *s1 - *s2; }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 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); } }

效果展示

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与原版ls命令不同点虽然已经基本实现了ls命令，但是与原版ls相比，还存在一些不同，比如输出的格式是一行一个文件名，原版的为一行多个且对齐，还有就是原版ls显示的不同文件带有不同的颜色。这个估计和文件类型有关，待下一篇博客仔细研究。
参考资料《Understanding Unix/Linux Programming A Guide to Theory and Practice》
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