实验6-cp –r系统命令的实现--源路径（目录）中的所有文件和子目录，以及子目录中的所有内容，全部拷贝到目标路径（目录）中--操作系统实验
实验目的
掌握Linux目录操作方法，包括打开目录、关闭目录、读取目录文件
掌握Linux文件属性获取方法，包括三个获取Linux文件属性的函数、文件属性解析相关的宏
掌握POSIX与ANSI C文件I/O操作方法，包括打开文件、关闭文件、创建文件、读写文件、定位文件
实验内容
利用POSIX API（文件操作也可以使用ANSI C标准I/O库）编程实现cp –r命令，
支持将源路径（目录）中的所有文件和子目录，以及子目录中的所有内容，全部拷贝到目标路径（目录）中。
实验内容：cp命令与命令行参数
UNIX/Linux中在shell中输入命令名（可执行文件名）来启动程序，
在命令名（可执行文件名）之后可以跟随一系列字符串（通过空格分割），这些字符串就是命令行参数
cp [参数] <源文件路径> <目标文件路径>cp /usr/local/src/main.c /root/main.c（文件到文件复制）cp /usr/local/src/main.c /root （文件到目录复制）cp –r /usr/local/src /root（递归复制，用于目录到目录的复制）总体程序流程
任务分解1：文件到文件拷贝
利用POSIX API在Linux系统上编写应用程序，仿写cp命令的部分功能，将源文件复制到另外一个文件或复制到另外一个目录。
源文件路径和目标文件路径通过命令行参数来指定
1、将test1.text复制成test2.txt：
[test@linux test]$ ./mycp /home/test1.txt /usr/test2.txt2、将test1.txt复制到/tmp目录中：
[test@linux test]$ ./mycp /home/test1.txt /tmp(目录)程序流程
实验原理：应用程序命令行参数获取
UNIX/Linux中C语言应用程序的启动函数是main
操作系统通过C启动例程来启动C程序，启动例程会从标准输入获取应用程序的命令行参数，并且将这些参数传递给main函数
main函数定义
int main(int argc, char* argv[])形式参数：
argc ：整形，命令行输入参数的个数
argv：字符串数组，以字符串形式存储的命令行参数
演示程序
#include <stdio.h>
int main(int argc,char *argv[])
{int i;for(i=0;i<argc;i++)printf("Argv %d is %s.\n",i,argv[i]);return 0;
}加入将上述代码编译为hello.o，在命令行中分别按照两种情况执行：
1、./hello.o
2、./hello.o aaa bbb ccc ddd eee
演示效果
Argument 0是可执行文件名本身
Argument 1开始才是真正的命令行参数，以字符串的形式传递（空格作为命令行参数之间的分隔）
实验原理： 打开文件
头文件：fcntl.h
int open( const char *pathname, int oflag, …);该函数打开或创建一个文件。其中第二个参数oflag说明打开文件的选项（第三个参数是变参，仅当创建新文件时才使用）
O_RDONLY:：只读打开；
O_WRONLY：只写打开；
O_RDWR：读、写打开；
O_APPEND：每次写都加到文件尾；
O_CREAT：若此文件不存在则创建它，此时需要第三个参数mode，该参数约定了所创建文件的权限，计算方法为mode&~umask
O_EXCL：如同时指定了O_CREAT，此指令会检查文件是否存在，若不存在则建立此文件；若文件存在，此时将出错。
O_TRUNC：如果此文件存在，并以读写或只写打开，则文件长度0
返回值是打开文件的文件描述符
实验原理：读文件
头文件unistd.h
ssize_t read( int filedes, void *buf, size_t nbytes);read函数从打开的文件中读数据
如读取成功，返回实际读到的字节数。一般情况下实际读出的字节数等于要求读取的字节数，但是也有例外：读普通文件时，在读到要求字节数之前就到达文件尾
如已到达文件的末尾或无数据可读，返回0（可以作为文件读取是否完成的判断条件！）
如果出错，返回-1
读操作完成后，文件的当前位置将从读之前的位置加上实际读的字节数。
实验原理：写文件
头文件unistd.h
ssize_t write( int filedes, const void *buf, size_t nbytes);write函数向打开的文件中写数据
写入成功返回实际写入的字节数，通常与要求写入字节数相同
写入出错返回－1，出错的原因可能是磁盘满、没有访问权限、或写超过文件长度限制等等
写操作完成后，文件的当前位置将从写之前的位置加上实际写的字节数。
实验原理：关闭文件
头文件unistd.h
int close( int filedes );该函数关闭打开的一个文件
关闭文件后，就不能通过该文件描述符操作该文件了
实验原理：文件定位
头文件unistd.h
off_t lseek( int filedes, off_t offset, int whence);进程中每打开一个文件都有一个与其相关联的“文件当前位置”
打开文件时，文件当前位置默认为文件头（0），如果指定了O_APPEND选项则文件当前位置变为文件尾（文件长度），
lseek函数用于设置或查询文件当前位置
对参数的解释与参数whence的值有关：
若whence是SEEK_SET,则将该文件当前位置设置为文件头+offset（以字节为单位）
若whence是SEEK_CUR,则将该文件当前位置设置为文件当前位置+offset （以字节为单位）
若whence是SEEK_END,则将该文件当前位置设置为文件尾+offset个字节（以字节为单位）
offset可正可负
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>
//#define printError printf("%s\n", strerror(errno)), exit(1);
#define printError(s) perror(s), exit(1);
extern int errno;
int max(int a, int b) {return a>=b ? a : b;}
bool isDirectory(char* path)
{struct stat ss;stat(path, &ss);return S_ISDIR(ss.st_mode) ? true : false;
}
int fd_src, fd_tar;//源文件描述符，目标文件描述符
char src[500], tar[500];//源文件路径，目标文件路径
char *buf;//读取源文件内容
char op[30];//目标文件存在时，覆盖还是追加
int src_path_len, tar_path_len, buf_len;//源文件路径/目标文件路径/读取的内容长度
int src_length;//源文件内容大小
int main(int argc, char *argv[])
{//源文件路径和目标文件路径缺失if(argc==1) printf("ERROR:如果需要实现cp命令功能，请输入源路径和目标路径!\n");//目标文件路径缺失else if(argc==2) printf("ERROR:请输入目标路径!\n");else{strcat(src, argv[1]);strcat(tar, argv[2]);if(isDirectory(src))//源路径是目录 报错{printf("ERROR:源文件不能是目录！\n");exit(-1);}if((fd_src=open(src, O_RDWR))==-1) printError(src);//源文件不存在或打开失败if((src_length=lseek(fd_src, 0, SEEK_END))==-1) //获取源文件大小printError(src);//lseek读取源文件大小失败lseek(fd_src, 0, SEEK_SET);//源文件定位到文件首，以便下面进行readbuf = (char*)malloc(sizeof(char)*src_length*10);//动态分配内存，存储源文件内容if(read(fd_src, buf, max(0, src_length-1))==-1) printError(src);//源文件读取内容失败buf[strlen(buf)] = '\n';if(isDirectory(tar))//目标文件是目录,处理出新的目标路径(默认复制后的文件和源文件同名){src_path_len = strlen(src); tar_path_len = strlen(tar);int pos = 0;for(int i = 0; i < src_path_len; i++) if(src[i]=='/') pos=i;if(pos==0) tar[tar_path_len++] = '/';for(int i = pos; i < src_path_len; i++) tar[tar_path_len++] = src[i];}//printf("源路径:%s\n目标路径:%s\n", src, tar);if(open(tar, O_RDWR)==-1)//目标文件不存在，则创建该文件{if((fd_tar=open(tar, O_RDWR|O_CREAT, 0666))==-1) printError(tar);//创建目标文件失败}else {printf("目标文件已经存在，您要覆盖或追加哪一个?\n");printf("请输入 overwrite覆盖 or append追加?\n");scanf("%s", op);while(1){if(op[0]=='o') //覆盖{if((fd_tar=open(tar, O_RDWR|O_TRUNC))==-1) printError(tar);break;}else if(op[0]=='a')//追加{if((fd_tar=open(tar, O_RDWR|O_APPEND))==-1) printError(tar);break;}else printf("请输入 overwrite覆盖 or append追加?\n");}}if(write(fd_tar, buf, max(0, src_length-1))==-1) printError(tar);//写入文件失败printf("All done!\n");close(fd_src);close(fd_tar);free(buf);}return 0;
}任务分解2：目录的遍历及文件属性获取
实验原理-获取当前工作路径
常用函数：getcwd，get_current_dir_name
头文件：unistd.h
函数定义：
char *getcwd(char *buf, size_t size)
将当前的工作目录绝对路径字符串复制到参数buf 所指的缓冲区，参数size 为缓冲区大小
若参数buf 为NULL，参数size 为0，则函数根据路径字符串的长度自动分配缓冲区，并将分配的路径字符串缓冲区指针作为函数返回值（该内存区需要手动释放）
失败返回NULL
char *get_current_dir_name(void)
成功返回路径字符串缓冲区指针（该内存区需要手动释放），失败返回NULL
实验原理-打开关闭目录
常用函数：opendir，closedir
头文件：dirent.h
函数定义：
DIR * opendir(const char * name);
打开参数name指定的目录，并使一个目录流与它关联
目录流类似于C库函数中的文件流
失败返回NULL
int closedir(DIR *dir);
关闭指定目录流，释放相关数据结构
成功返回0；失败返回-1
实验原理-读取目录文件
常用函数：readdir
头文件：sys/types.h；dirent.h
函数定义：
struct dirent * readdir(DIR * dir);
读取目录流标识的目录文件
目录文件是一系列目录项的列表，每执行一次readdir，该函数返回指向当前读取目录项结构的指针
如果到达目录结尾或者有错误发生则返回NULL
范例代码（目录的遍历）
实验原理-读取目录文件
重要数据结构
struct dirent { ino_t d_ino; i节点号 off_t d_off; 在目录文件中的偏移 usigned short d_reclen; 文件名长度 unsigned char d_type; 文件类型 char d_name[256];文件名 };
实验原理-获取文件属性
常用函数：stat，lstat
头文件： sys/stat.h
函数定义：
int stat(const char *path, struct stat *buf);
int lstat(const char *path, struct stat *buf);
两个函数参数相同，功能类似
读取path参数所指定文件的文件属性并将其填充到buf参数所指向的结构体中
对于符号链接文件，lstat返回符号链接文件本身的属性，stat返回符号链接引用文件的文件属性
实验原理-文件属性结构体定义
重要数据结构
struct stat { mode_t st_mode; 文件类型与访问权限 ino_t st_ino; i节点号 dev_t st_dev; 文件使用的设备号 dev_t st_rdev; 设备文件的设备号 nlink_t st_nlink; 文件的硬链接数 uid_t st_uid; 文件所有者用户ID gid_t st_gid; 文件所有者组ID off_t st_size; 文件大小（以字节为单位） time_t st_atime; 最后一次访问该文件的时间 time_t st_mtime; 最后一次修改该文件的时间 time_t st_ctime; 最后一次改变该文件状态的时间 blksize_t st_blksize; 包含该文件的磁盘块的大小 blkcnt_t st_blocks; 该文件所占的磁盘块 数 };例子：获得文件text.txt的大小
#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>#define FILE_N "/home/kayshi/code/Test/test.txt"void main(void)
{struct stat file_stat;stat(FILE_N, &file_stat);printf("%ld", file_stat.st_size);
}例子：判断是不是目录
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <sys/stat.h> int isdirectory(char *path) { struct stat statbuf; if (stat(path, &statbuf) == -1) return 0; else return S_ISDIR(statbuf.st_mode);
}
int main(){int x=isdirectory("/etc");printf("%d",x);
}
struct stat buf; // stat 的基本使用，通过宏定义判断文件类型int res=stat (pathname,&buf);if (res <0){printf ("error stat\n");return -1;}if (S_ISDIR(buf.st_mode)){printf ("文件类型为d\n");}实验原理-文件类型与权限位定义
重要数据结构
mode_t st_mode；
无符号整数，其低16位定义如下
实验原理-判定文件类型宏
是否为普通文件: S_ISREG(st_mode)#define S_IFMT 0170000#define S_IFREG 0100000#define S_ISREG(m) (((m) & S_IFMT) == S_IFREG)是否为目录文件 S_ISDIR(st_mode)是否为字符设备 S_ISCHR(st_mode)是否为块设备 S_ISBLK(st_mode)是否为FIFO S_ISFIFO(st_mode)是否为套接字 S_ISSOCK(st_mode)是否为符号连接 S_ISLINK(st_mode)代码示例
int main(int argc, char *argv[])
{int i;struct stat buf;char *ptr;for (i = 1; i < argc; i++) {printf("%s: ", argv[i]);if (lstat(argv[i], &buf) < 0) {err_ret("lstat error");continue;}if(S_ISREG(buf.st_mode)) ptr = "regular";else if (S_ISDIR(buf.st_mode)) ptr = "directory";else if (S_ISCHR(buf.st_mode)) ptr = "character special";else if (S_ISBLK(buf.st_mode)) ptr = "block special";else if (S_ISFIFO(buf.st_mode)) ptr = "fifo";else if (S_ISLNK(buf.st_mode)) ptr = "symbolic link";else if (S_ISSOCK(buf.st_mode)) ptr = "socket";else ptr = "** unknown mode **";printf("%s\n", ptr);}exit(0);
}实现代码：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <dirent.h>
#include <stdbool.h>
//#define printError printf("%s\n", strerror(errno)), exit(1);
#define printError(s) perror(s), exit(1);
extern int errno;
int max(int a, int b) {return a>=b ? a : b;}
bool isDirectory(char* path)
{struct stat ss;stat(path, &ss);return S_ISDIR(ss.st_mode) ? true : false;
}
char src[500], tar[500];//源文件路径，目标文件路径
char *buf;//读取源文件内容
char op[30];//目标文件存在时，覆盖还是追加
int src_path_len, tar_path_len, buf_len;//源文件路径/目标文件路径/读取的内容长度
int src_length;//源文件内容大小
int file_to_file(char *src,char *tar){int fd_src, fd_tar;//源文件描述符，目标文件描述符if((fd_src=open(src, O_RDWR))==-1) printError(src);//源文件不存在或打开失败if((src_length=lseek(fd_src, 0, SEEK_END))==-1) printError(src);//lseek读取源文件大小失败lseek(fd_src, 0, SEEK_SET);//源文件定位到文件首，以便下面进行readbuf = (char*)malloc(sizeof(char)*src_length*10);//动态分配内存，存储源文件内容if(read(fd_src, buf, max(0, src_length-1))==-1) printError(src);//源文件读取内容失败buf[strlen(buf)] = '\n';if(isDirectory(tar))//目标文件是目录,处理出新的目标路径(默认复制后的文件和源文件同名){src_path_len = strlen(src); tar_path_len = strlen(tar);int pos = 0;int i = 0;for(i = 0; i < src_path_len; i++) if(src[i]=='/') pos=i;if(pos==0) tar[tar_path_len++] = '/';for(i = pos; i < src_path_len; i++) tar[tar_path_len++] = src[i];}printf("source path:%s\ntarget path:%s\n", src, tar);if(open(tar, O_RDWR)==-1)//目标文件不存在，则创建该文件{if((fd_tar=open(tar, O_RDWR|O_CREAT, 0666))==-1) printError(tar);//创建目标文件失败}else {printf("Object file already exists, which one do you want to operate, overwrite or append?\n");printf("Please input overwrite(o) or append(a)?\n");scanf("%s", op);while(1){if(op[0]=='o') //覆盖{if((fd_tar=open(tar, O_RDWR|O_TRUNC))==-1) printError(tar);break;}else if(op[0]=='a')//追加{if((fd_tar=open(tar, O_RDWR|O_APPEND))==-1) printError(tar);break;}else printf("Please input overwrite(o) or append(a)?\n");}}if(write(fd_tar, buf, max(0, src_length-1))==-1) printError(tar);//写入文件失败printf("All done!\n");close(fd_src);close(fd_tar);free(buf);
}
int dir_to_dir(char *src,char *tar){DIR *pdir1 = opendir(src);struct dirent *pdirent;while ((pdirent = readdir(pdir1))){if (!strcmp(pdirent->d_name , ".") || !strcmp(pdirent->d_name , "..")){//.和..文件不操作continue;}char old[512] = { 0 };char new[512] = { 0 };sprintf(old , "%s%s%s" , src , "/" , pdirent->d_name);sprintf(new , "%s%s%s" , tar , "/" , pdirent->d_name);if (pdirent->d_type == DT_DIR){//是目录，接着递归int ret = mkdir(new , 0777);dir_to_dir(old,new);}else{//是文件，复制file_to_file(old,new);}}closedir(pdir1);return 0;
}
int main(int argc, char *argv[])
{//源文件路径和目标文件路径缺失if(argc==1) printf("ERROR:If you want to implement the cp command function, please input the source and target path!\n");//目标文件路径缺失else if(argc==2) printf("ERROR:Please input the target path!\n");else{strcat(src, argv[1]);strcat(tar, argv[2]);if(isDirectory(src))//源路径是目录{dir_to_dir(src,tar);}else{//源路径是文件file_to_file(src,tar);}}return 0;
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