Linux c/c++下ls命令的实现（超详细）

今天我们要讨论的是bash shell的一个重要命令，就是“ls”命令。Linux 中的 ls 命令是每个 Linux 用户都应该知道的最重要的命令之一。如果您是使用命令行的初学者，ls 可能是您应该尝试学习的第一个命令。

ls 是 list 的缩写，用于列出当前工作目录或其他目录（如果指定）中的文件。

ls命令为什么这么重要

ls 如此重要的原因在于它允许查看目录中的文件。将经常使用它来列出目录内容。 ls 不是一个复杂的命令，实现起来也很容易，但它确实包含许多不同的选项，可用于列出包含附加信息的文件。

在这过程中，你可能会发现其中一些选项非常有用，即使 ls 本身总是足以列出内容。掌握 ls 命令将使你更有效地列出目录内容和查找文件。它也可以在 Bash 脚本中使用，以帮助其他工具操作文件。

最后，我们每天在使用linux的时候经常使用 ls 命令，但是你了解ls的实现吗？

快速了解ls命令

ls 命令列出目录中包含的文件和子目录。您可以与 ls 一起使用的选项主要是为了列出附加信息，或者以不同的方式格式化输出。

ls -l显示文件或目录、大小、修改日期和时间、文件或文件夹名称和文件所有者及其权限。

其他选项这里就不列举出来了，感兴趣的可以通过man手册了解。

怎么实现ls命令？

我们已经通过在命令行上输入ls命令，列出目录中包含的文件和子目录。

-a 选项还将列出隐藏文件（名称以 . 开头的文件）。除非您在根目录中，否则它还会列出 . （当前工作目录）和 … （向上一个目录）作为文件。

那么我们如何读取目录、文件信息呢？

#include <dirent.h>
struct dirent *readdir(DIR *dirp);

最多常见的readdir使用方式：

#include<stdio.h>
#include<dirent.h>
#include<string.h>
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <stdlib.h>using namespace std;#define FILE_NAME "/opt/code/linux_command_code"int main(int argc, char **argv)
{DIR   *dir;struct  dirent *ptr;dir = opendir(FILE_NAME);if(NULL == dir){cout << "opendir is NULL" << endl;return -1;}while( (ptr = readdir(dir))!=NULL){printf("d_ino：%ld  d_off:%ld d_name: %s\n", ptr->d_ino,ptr->d_off,ptr->d_name);   }closedir(dir);return 0;
}

编译运行：

上面输出是未按照文件名排序。

readdir函数按照在磁盘的索引顺序，d_off来排序，若是须要按照文件名d_name，须要遍历后将文件名保存，再次排序。

scandir 的使用

int scandir(const char *dir,struct dirent **namelist,int (*filter)(const void *b),int ( * compare )( const struct dirent **, const struct dirent ** ) );
int alphasort(const void *a, const void *b);
int versionsort(const void *a, const void *b);

函数scandir扫描dir目录下以及dir子目录下满足filter过滤模式的文件，返回的结果是compare函数经过排序的，并保存在 namelist中。注意namelist是通过malloc动态分配内存的,所以在使用时要注意释放内存。alphasort和versionsort 是使用到的两种排序的函数。

常见scandir的使用：

#include<stdio.h>
#include<dirent.h>
#include<string.h>
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <stdlib.h>using namespace std;#define FILE_NAME "/opt/code/linux_command_code"int main(int argc, char **argv)
{struct dirent **namelist;int n;n = scandir(FILE_NAME,&namelist,0,alphasort);if(n < 0){ cout << "scandir return "<< n  << endl;}else{int index=0;while(index < n){printf("d_ino：%ld  d_off:%ld d_name: %s\n", namelist[index]->d_ino,namelist[index]->d_off,namelist[index]->d_name);free(namelist[index]);index++;}free(namelist);}return 0;
}

编译运行：

scandir函数中能够直接调用排序函数，将遍历到的文件名按照顺序保存在队列中。

下面我们来看看怎么实现ls -l ；

如何实现 ls -l

在 Linux 中与 ls 命令一起使用的最常用选项之一是 -l。此选项以更长的格式列出目录内容。

上面输出向我们显示目录中所有文件的文件权限、指向该文件的符号链接数量、每个文件的所有者和组、上次修改时间等。

下面是定义的7个字段。

char *   getperm (char * , struct stat filestat);
int     getlinks(struct stat filestat);
char *  getuser (struct stat filestat);
char *  getgroup(struct stat filestat);
int getsize (struct stat filestat);
char *  getdate (char * , struct stat filestat);
char *  getname (char * , char * , char , int);

获得文件信息

stat 能获取与文件系统及文件相关的许多信息，具体用途见stat的功能选项。这些信息包括inode、atime、ctime、mtime、文件（系统）类型、权限、块大小、符号连接等。

下面我来实现 ls -l，具体代码如下：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <dirent.h>
#include <pwd.h>
#include <grp.h>
#include <time.h>
#include <locale.h>
#include <langinfo.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <iostream>
#include <stdlib.h>using namespace std;#define FILE_NAME "/opt/code/linux_command_code/ls/stat_test"
char * getperm(char * perm , struct stat fileStat);int main(int argc , char * argv[])
{DIR   *dir;struct dirent  *dp;struct stat     statbuf;struct passwd  *pwd;struct group   *grp;struct tm      *tm;char            datestring[256];char modestr[11];dir = opendir(FILE_NAME);if(NULL == dir){cout << "opendir is NULL" << endl;return -1;}/* 循环遍历目录条目 */while ((dp = readdir(dir)) != NULL) {/* 获取条目信息  */if (stat(dp->d_name, &statbuf) == -1)continue;/* 打印出链接的类型、权限和数量*/printf("%10.10s", getperm(modestr,statbuf));printf("%4d", statbuf.st_nlink);/* 如果使用 getpwuid() 找到所有者的名称，则打印出所有者的名称。  */if ((pwd = getpwuid(statbuf.st_uid)) != NULL)printf(" %-8.8s", pwd->pw_name);elseprintf(" %-8d", statbuf.st_uid);/* 如果使用 getgrgid() 找到组名，则打印出组名。 */if ((grp = getgrgid(statbuf.st_gid)) != NULL)printf(" %-8.8s", grp->gr_name);elseprintf(" %-8d", statbuf.st_gid);/* 打印文件的大小。  */printf(" %9jd", (intmax_t)statbuf.st_size);tm = localtime(&statbuf.st_mtime);/* 获取本地化的日期字符串。 */strftime(datestring, sizeof(datestring), nl_langinfo(D_T_FMT), tm);printf(" %s %s\n", datestring, dp->d_name);}  return 0;
}char * getperm(char * perm , struct stat fileStat) {if ( S_ISLNK(fileStat.st_mode) ) {perm[0] = 'l';}else if ( S_ISDIR(fileStat.st_mode) ) {perm[0] = 'd';}else if ( S_ISCHR(fileStat.st_mode) ) {perm[0] = 'c';}else if ( S_ISSOCK(fileStat.st_mode) ) {perm[0] = 's';}else if ( S_ISFIFO(fileStat.st_mode) ) {perm[0] = 'p';}else if ( S_ISBLK(fileStat.st_mode) ) {perm[0] = 'b';}else {perm[0] = '-';}perm[1] = ((fileStat.st_mode & S_IRUSR) ? 'r' : '-');perm[2] = ((fileStat.st_mode & S_IWUSR) ? 'w' : '-');perm[3] = ((fileStat.st_mode & S_IXUSR) ? 'x' : '-');perm[4] = ((fileStat.st_mode & S_IRGRP) ? 'r' : '-');perm[5] = ((fileStat.st_mode & S_IWGRP) ? 'w' : '-');perm[6] = ((fileStat.st_mode & S_IXGRP) ? 'x' : '-');perm[7] = ((fileStat.st_mode & S_IROTH) ? 'r' : '-');perm[8] = ((fileStat.st_mode & S_IWOTH) ? 'w' : '-');perm[9] = ((fileStat.st_mode & S_IXOTH) ? 'x' : '-');if ( fileStat.st_mode & S_ISUID ) {perm[3] = 's';}else if ( fileStat.st_mode & S_IXUSR ) {perm[3] = 'x';}else {perm[3] = '-';}if ( fileStat.st_mode & S_ISGID ) {perm[6] = 's';}else if ( fileStat.st_mode & S_IXGRP ) {perm[6] = 'x';}else {perm[6] = '-';}if ( fileStat.st_mode & S_ISVTX ) {perm[9] = 't';}else if ( fileStat.st_mode & S_IXOTH ) {perm[9] = 'x';}else {perm[9] = '-';}perm[10] = 0;return perm;
}

编译运行：

权限

针对文件：r-查看，w-修改，x-执行
针对文件夹：r-列出文件夹下的所有文件和文件夹，w-在目录中创建和删除，x-进入目录

权限数字说明：权限字母组合转换为二进制1，0组合，有字母的位用1表示，-的位用0表示，然后转换为十进制数字。如：

rwx组合对应的二进制为 111，转换为十进制7
rw-组合对应的二进制为 110，转换为十进制6
r-x组合对应的二进制为 101，转换为十进制5

在struct stat中，文件所有者都是以ID形式存在的，代码中输出用户名和组名。主要使用了该函数：

char * getuser(struct stat fileStat)
{struct passwd *pass = getpwuid(fileStat.st_uid);return pass->pw_name;
}char * getgroup(struct stat fileStat)
{struct group *pass = getgrgid(fileStat.st_gid);return pass->gr_name;
}

总的来说，实现“ls -l”功能所涉及的特殊结构体较多，基础知识考察较多，需要注意细节。逻辑结构上算是很简单，没有什么需要特别留意的地方。

ls命令具体选项实现

使用 -t 选项按修改时间对文件进行排序。这会将最近编辑的文件带到输出的顶部，使它们更容易找到。

使用 -R 选项递归列出目录的内容。这意味着每个子目录的内容也将被列出。

int main(int argc , char * argv[]) {char c = 0;char ** arg = NULL;int count_arg = 0;options_t * opt = (options_t *) calloc(1 , sizeof(options_t));while ( (c = getopt(argc, argv, "aSdltR")) != -1) {switch (c) {case 'a':opt->flag_a = 1;break;case 'S':opt->flag_S = 1;opt->flag_t = 0;break;case 'd':opt->flag_d = 1;break;case 'l':opt->flag_l = 1;break;case 't':opt->flag_t = 1;opt->flag_S = 0;break;case 'R':opt->flag_R = 1;break;case '?':break;default:printf ("?? getopt returned character code 0%o ??\n", c);}}if (optind < argc) {arg = (char **) calloc ( (argc - optind) , sizeof(char *) );count_arg = 0;while (optind < argc) {arg[count_arg++] = argv[optind++];}}ls(opt , arg , count_arg);if( arg != NULL )free( arg );free(opt);return 0;}

编译运行

总结

在 Unix/Linux 的文件系统中，所有东西的储存形式都是文件（一切皆文件的理念）。ls命令是linux下最常用的命令之一，它的使用很简单，可是功能却很多，有很多的参数，本篇文章中给出了一些测试例子，方便理解ls命令。

欢迎关注微信公众号【程序猿编码】，需要ls命令源码的添加本人微信号(c17865354792)

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