第十章系统级I/O的实践

学习目标：
代码阅读理解：
1.编译运行代码
2.使用man学习理解相关系统调用, 理解参数、返回值的含义
3.会用grep -nr xxx /usr/include 查宏定义

who1.c
who2.c
cp1.c
echostate.c
fileinfo.c
filesize.c
ls1.c
ls2.c
setecho.c
spwd.c
testioctl.c

一、自己编写的who

1.正版who应该是：

我们可以看到，who命令是查询当前登录的每个用户，输出包括用户名、终端类型、登录日期及远程主机。
man一下who，可以看到，who命令是读取/var/run/utmp文件来得到以上信息的。
man一下utmp，知道utmp这个文件，是二进制文件，里面保存的是结构体数组，这些数组是struct utmp结构体的。

2.自己尝试编写

（1）伪代码

- 打开记录所在文件：utmp
- 将文件中的记录逐条读取
- 每一条读取的记录都要在屏幕上打印
- 关闭文件

（2）问题1：

刚开始的时候觉得是警告就没有在意，因为之前运行代码的时候也有警告，但是最后可以运行出来。
但是：

问题1解决：

在record.ut_time输出时我使用的类型是字符数组%s，但是实际上:

它在utmp中定义的是ut_tv.tv_sec,而ut_sec是int32_t型的。所以我换用了%ld输出。

成功版1

（3）问题2：

这个与正版的who运行看起来差别还是挺大的
第一，没有对齐
第二，时间显示看不懂
第三，记录比正版who多

问题2解决

解决对齐问题：

对齐的问题很好解决。我使用的是\t制表符来排的，但是由于user的长度不一，导致错位，可以换成固定长度，不足补0的方法显示。

解决时间显示问题：

使用man查找与time格式化相关（这一部分改了好久，最后还是去网上搜索的编写who的相关内容、time的相关内容才得以解决）

判断应该是strftime，进入查看用法，继续修改try_who代码

这个警告应该是64位机的问题，运行之后和第一次的问题一样显示核心已转储，但是我到现在都不知道怎么在原句上解决。
百度了一下想仔细看一下这个localtime的问题，找到一篇特别详细的文章：c++ 时间类型详解(time_t和tm)，我决定分开每一步的变量试一试，直接在定义的时候就限制住每一个变量，至少能知道到底是哪一个错了，结果没有警告，编译运行成功：

解决显示记录多的问题：

问题原因：utmp中保存的用户，不仅仅是已经登陆的用户，还有系统的其他服务所需要的，所以在显出所有登陆用户的时候，应该过滤掉其他用户，只保留登陆用户。在utmp结构中的ut_type可以区别，登陆用户的ut_type是USER_PROCESS，加一个判断就可以了：

终于和正版who至少看起来一样了！！！

（4）改进

在打开和关闭文件的时候加上失败情况处理。

3.我的代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>	//read
#include <sys/types.h>	//open
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <utmp.h>	//utmp
#include <time.h>	//strftime

int main()
{
	struct utmp record;
	int fd;
	int len = sizeof(record);
	struct tm *p;
	time_t t;
	char fortime[40];
	if ( (fd = open(UTMP_FILE, O_RDONLY)) == -1 )
	{
		perror( UTMP_FILE );	
		exit(1);
	}
	while(read(fd,&record,len))
	{
		if(record.ut_type == USER_PROCESS)//只显示类型为USER_PROCESS的一般进程
		{
			printf("%-10.10s",record.ut_user);
			printf("%-10.10s",record.ut_line);
			//以下为对时间的转换操作
			t = record.ut_time;		
			p = localtime(&t);
			strftime(fortime,40,"%F %R",p);
			printf("%12s",fortime);

			if(record.ut_host[0]!='\0');
				printf("\t(%s)",record.ut_host);
			printf("\n");
		}
	}
	
	if (close(fd) == -1)
	{
		perror( UTMP_FILE );	
		exit(1);
	}
	return 0;
}

4.who——老师的代码

*其实看别人写的代码比自己写更纠结...

#include	<stdio.h>
#include	<stdlib.h>
#include	<utmp.h>
#include	<fcntl.h>
#include	<unistd.h>

#define	SHOWHOST	

int show_info( struct utmp *utbufp )
{
	printf("%-8.8s", utbufp->ut_name);	
	printf(" ");				
	printf("%-8.8s", utbufp->ut_line);	
	printf(" ");				
	printf("%10ld", utbufp->ut_time);	
	printf(" ");				
#ifdef	SHOWHOST	//？这个是为了测试代码时用的吗？
	printf("(%s)", utbufp->ut_host);	
#endif
	printf("\n");				

	return 0;
}
int main()
{
	struct utmp	 current_record;	
	int		utmpfd;		
	int		reclen = sizeof(current_record);

/*打开UTMP_FILE读取信息，如果打开失败则输出失败信息。*/
	if ( (utmpfd = open(UTMP_FILE, O_RDONLY)) == -1 ){
		perror( UTMP_FILE );	
		exit(1);
	}
	/*读取信息到存储器中，reclen就是是读的字节数，然后再调用函数打印出来。*/
	while ( read(utmpfd, &current_record, reclen) == reclen )
		show_info(&current_record);
	close(utmpfd);
	return 0;			
}

这个代码没有做记录的判断，也没有做时间的转换

老师两个who代码是一样的？

2.ls

3.filesize

（1）代码

#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>

int main()
{
	struct stat infobuf;           

	if ( stat( "/etc/passwd", &infobuf) == -1 )
		perror("/etc/passwd");
	else
		printf(" The size of /etc/passwd is %d\n", infobuf.st_size );
}

（2）功能

用st_size计算文件的字节数大小。

4.fileinfo

（1）代码

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

void show_stat_info(char *, struct stat *);

int main(int argc, char *argv[])
{
    struct stat info;        

    if (argc>1)
	{
	
        if( stat(argv[1], &info) != -1 ){
            show_stat_info( argv[1], &info );
            return 0;
        }
        else
            perror(argv[1]);  
	}
    return 1;
}
void show_stat_info(char *fname, struct stat *buf)
{
    printf("   mode: %o\n", buf->st_mode);         
    printf("  links: %d\n", buf->st_nlink);        
    printf("   user: %d\n", buf->st_uid);          
    printf("  group: %d\n", buf->st_gid);          
    printf("   size: %d\n", (int)buf->st_size);         
    printf("modtime: %d\n", (int)buf->st_mtime);        
    printf("   name: %s\n", fname );               
}

（2）功能

#include	<stdio.h>
#include	<sys/types.h>
#include	<dirent.h>

void do_ls(char []);

int main(int argc, char *argv[])
{
    /*如果操作数只有1个，表明ls后面没有带参数，默认为当前目录，.表示当前目录。*/
	if ( argc == 1 )
		do_ls( "." );
    /*如果ls后面有参数，就把参数读入argv中。*/
	else
		while ( --argc ){
			printf("%s:\n", *++argv );
			do_ls( *argv );
		}

	return 0;
}

/*因为ls和dir功能相近，用dir来实现ls*/
void do_ls( char dirname[] )
{
	DIR		*dir_ptr;
	struct dirent	*direntp;

    /*如果没有指向的那个地址，报错*/
	if ( ( dir_ptr = opendir( dirname ) ) == NULL )
		fprintf(stderr,"ls1: cannot open %s\n", dirname);
	else
	{
	    /*递归的方式来读取*/
		while ( ( direntp = readdir( dir_ptr ) ) != NULL )
			printf("%s\n", direntp->d_name );
		closedir(dir_ptr);
	}
}

这个功能用来实现显示文件信息

mode：st_mode		文件的类型和存取的权限         
links：st_nlink		连到该文件的硬链接数目，刚建立的文件值为1
user：st_uid			用户ID
group：st_gid		组ID          
size：st_size		文件字节数
modtime：st_mtime	最后一次修改时间
name：				输入的文件名

5.setecho与echostate

（1）代码

setecho：

#include        <stdio.h>
#include 		<stdlib.h>
#include        <termios.h>

#define  oops(s,x) { perror(s); exit(x); }

int main(int argc, char *argv[])
{
        struct termios info;
        if (argc == 1) //后面没有带参数的话就不做任何操作，退出
		exit(0);

        if (tcgetattr(0,&info)==-1)//tcgetattr函数用于获取与终端相关的参数。参数fd为终端的文件描述符，返回的结果保存在termios 结构体中，这里fd为0，是标准输入。这句用于读取设备属性
			oops("tcgettattr", 1);

        if ( argv[1][0] == 'y' )//如果运行命令后面的参数第一个字母是“y”，执行“设置打开提示符”的命令
                info.c_lflag |= ECHO ;/*打开提示符*/
        else//对其它所有的参数都执行“设置隐藏提示符”的命令
                info.c_lflag &= ~ECHO ;/*隐藏提示符*/

        if ( tcsetattr(0,TCSANOW,&info) == -1 )//将修改后的参数写回设备
               oops("tcsetattr",2);
	
		return 0;
}

echostate：

#include        <stdio.h>
#include        <stdlib.h>
#include        <termios.h>

int main()
{
        struct termios info;
        int rv;

        rv = tcgetattr( 0, &info );     /* read values from driver      */

        if ( rv == -1 ){
                perror( "tcgetattr");
                exit(1);
        }
        if ( info.c_lflag & ECHO )
                printf(" echo is on , since its bit is 1\n");
        else
                printf(" echo is OFF, since its bit is 0\n");

		return 0;
}

（2）功能

setecho用来改变输入指令是否可见。

  输入y（或是以y开头的一串字符），命令可见
  否则（即输入不以y开头的字符），命令不可见

echostate显示输入命令是否可见。

  echo is on：命令可见
  echo is off：命令不可见

6.spwd

（1）代码

#include	<stdio.h>
#include    <stdlib.h>
#include    <string.h>
#include	<sys/types.h>
#include	<sys/stat.h>
#include	<dirent.h>

ino_t	get_inode(char *);
void    printpathto(ino_t);
void    inum_to_name(ino_t , char *, int );

int main()
{
	printpathto( get_inode( "." ) );	
	putchar('\n');				
	return 0;
}

void printpathto( ino_t this_inode )
{
	ino_t	my_inode ;
	char	its_name[BUFSIZ];

	if ( get_inode("..") != this_inode )
	{
		chdir( ".." );				

		inum_to_name(this_inode,its_name,BUFSIZ);

		my_inode = get_inode( "." );		
		printpathto( my_inode );		
		printf("/%s", its_name );		
							
	}
}

void inum_to_name(ino_t inode_to_find , char *namebuf, int buflen)
{
	DIR		*dir_ptr;		
	struct dirent	*direntp;		

	dir_ptr = opendir( "." );
	if ( dir_ptr == NULL ){
		perror( "." );
		exit(1);
	}


	while ( ( direntp = readdir( dir_ptr ) ) != NULL )
		if ( direntp->d_ino == inode_to_find )
		{
			strncpy( namebuf, direntp->d_name, buflen);
			namebuf[buflen-1] = '\0';   
			closedir( dir_ptr );
			return;
		}
	fprintf(stderr, "error looking for inum %d\n", (int) inode_to_find);
	exit(1);
}

ino_t get_inode( char *fname )
{
	struct stat info;

	if ( stat( fname , &info ) == -1 ){
		fprintf(stderr, "Cannot stat ");
		perror(fname);
		exit(1);
	}
	return info.st_ino;
}

（2）功能

7.testioctl

（1）代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>

int main()
{
	struct winsize size;
	if( isatty(STDOUT_FILENO) == 0)
		exit(1);
	if (ioctl(STDOUT_FILENO, TIOCGWINSZ, &size) < 0) {
		perror("ioctl TIOCGWINSZ error");
		exit(1);
	}

	printf("%d rows %d columns\n", size.ws_row, size.ws_col);
	return 0;
}

（2）功能

获得终端设备的窗口大小
下图一个是我的终端全屏的，一个是还原之后的。

8.cp

（1）代码

#include        <stdio.h>//标准输入输出
#include        <stdlib.h>//C标准函数库
#include        <unistd.h>//Unix类系统定义符号常量
#include        <fcntl.h>//定义了很多宏和open，fcntl函数原型

#define BUFFERSIZE      4096//定义存储器容量
#define COPYMODE        0644//定义复制的长度

void oops(char *, char *);

int main(int argc, char *argv[])
{
	int in_fd, out_fd, n_chars;//三个描述符值
	char buf[BUFFERSIZE];//存储器位置
	
	if (argc != 3) {//检查argc的值是否为三，如果不是，返回标准错误
		fprintf(stderr, "usage: %s source destination\n", *argv);
		exit(1);
	}
    /*检查cp的第一个参数，要复制的文件，用open打开，in_fd为open返回的描述符
    如果返回-1，代表打开失败，提示错误*/
	if ((in_fd = open(argv[1], O_RDONLY)) == -1)
		oops("Cannot open ", argv[1]);

    /*检查cp的第二个参数，复制的目的地址，用create在目的地址创建新文件，out_fd为open返回的描述符
    如果返回-1，代表创建失败，提示错误*/
	if ((out_fd = creat(argv[2], COPYMODE)) == -1)
		oops("Cannot creat", argv[2]);

    /*cp指令的动作就是读取一个文件的内容到存储器，在新的地址创建空白文件，再从存储器将内容写入新文件。
    这里判断复制是否成功：
    如果能读取顺利，而读取的位数和写的位数不同，是写错误；
    如果读取失败，是读错误。*/
	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]);

    /*这里执行的是关闭文件的动作，in_fd和out_fd两个文件描述符
    所指向的文件只要有一个关闭错误，就提示关闭错误。*/
	if (close(in_fd) == -1 || close(out_fd) == -1)
		oops("Error closing files", "");
}

/*这个是用来输出错误信息的函数*/
void oops(char *s1, char *s2)
{
	fprintf(stderr, "Error: %s ", s1);
	perror(s2);//用来将上一个函数发生错误的原因输出到标准设备(stderr)
	exit(1);
}

参考资料

参考资料1：深入理解计算机系统（第二版）

参考资料2：编写who命令--从Linux中学习Linux

参考资料3：c++ 时间类型详解(time_t和tm)

参考资料4：20135202闫佳歆——信息安全系统设计基础第八周学习总结

发表于 2015-11-14 22:39 20135317 阅读(248) 评论(0) 编辑收藏举报

信息安全系统设计基础第九周学习总结

第十章 系统级I/O的实践

一、自己编写的who

1.正版who应该是：

2.自己尝试编写

（1）伪代码

（2）问题1：

问题1解决：

成功版1

（3）问题2：

问题2解决

解决对齐问题：

解决时间显示问题：

解决显示记录多的问题：

（4）改进

3.我的代码

4.who——老师的代码

2.ls

3.filesize

（1）代码

（2）功能

4.fileinfo

（1）代码

（2）功能

5.setecho与echostate

（1）代码

setecho：

echostate：

（2）功能

6.spwd

（1）代码

（2）功能

7.testioctl

（1）代码

（2）功能

8.cp

（1）代码

参考资料

第十章系统级I/O的实践