20155322 2017-2018-1《信息安全系统设计》第九周 Linux命令：pwd命令学习与简单实现
pwd命令学习
功能
- Linux中用 pwd 命令来查看”当前工作目录“的完整路径。
格式
- pwd [选项]
实例
- 用 pwd 命令查看默认工作目录的完整路径：
- 用 pwd 命令查看当前工作路径：
pwd命令实现
实现原理
- 关于目录：
-
目录其实也是一种文件，只不过这种文件比较特殊，它里面存储的是一张对应表，即文件名和i节点的对应关系表，而i节点才是记录此文件详细信息的结构，如文件大小，属性，权限，存在硬盘的那个块等。我们在一个目录创建文件就是在这张表里添加对应关系而已，使用某个文件时也是根据i节点确定在硬盘的实际存储位置的。
-
我们可以使用“ls -iaR"命令尝试看一下文件的i节点信息。
-
pwd命令实现思路：内核为每个目录都设置了一个指向自己的i节点入口，即"."，还有一个指向其父目录i节点的入口，即”.."，我们首先获取当前目录的i节点编号，但是并不能知道当前目录的名称，我们切换到其的父目录，在里面寻找当前i节点编号对应的文件名即可。终止条件是“."和“..”指向同一个i节点，我们可以以此判断是否发到达了根目录。
-
实现过程
如何得到i结点
- 使用man命令查询pwd相关信息，发现pwd的实现与目录
directory相关:
- 于是我使用命令
man -k directory | grep 2查看与directory相关的函数调用：
- 发现有几个函数好像有关：
getattrlistbulk/getdirentries/getdirentriesattr上网查阅了下：发现这是Mac中的一个系列函数，其功能是获取系统文件属性，相关资料但是发现使用起来非常费劲，这点可以从函数的原型看出来：
- 但是我在里面发现，博主在写的时候说
可以把getattrlist()看作是stat()的加强版于是我man了一现stat：man -k stat | grep 2，发现了stat()：get file status - 通过网上浏览，我了解到了stat()函数通过一个结构体来存储，里面有我需要的i结点：
struct stat {
dev_t st_dev; //文件的设备编号
ino_t st_ino; //节点
mode_t st_mode; //文件的类型和存取的权限
nlink_t st_nlink; //连到该文件的硬连接数目，刚建立的文件值为1
uid_t st_uid; //用户ID
gid_t st_gid; //组ID
dev_t st_rdev; //(设备类型)若此文件为设备文件，则为其设备编号
off_t st_size; //文件字节数(文件大小)
unsigned long st_blksize; //块大小(文件系统的I/O 缓冲区大小)
unsigned long st_blocks; //块数
time_t st_atime; //最后一次访问时间
time_t st_mtime; //最后一次修改时间
time_t st_ctime; //最后一次改变时间(指属性)
};
- stat()函数的使用：
- 表头文件:
#include <sys/stat.h>#include <unistd.h> - 定义函数: int stat(const char *file_name, struct stat *buf);
- 函数说明: 通过文件名filename获取文件信息，并保存在buf所指的结构体stat中
- 返回值: 执行成功则返回0，失败返回-1，错误代码存于errno
美滋滋，于是通过一个函数来实现了i结点的获取：
- 表头文件:
//根据文件名获取文件的inode-number
ino_t get_ino_byname(char *filename)
{
struct stat file_stat;
if(0 != stat(filename, &file_stat)) //stat()通过文件名filename获取文件信息，并保存在buf所指的结构体stat中
{
perror("stat");
exit(-1);
}
return file_stat.st_ino;
通过i结点获取当前路径下的文件名
- 在我们知道如何得到"."".."的i结点后，我们需要通过".."路径下的文件目录来获取我们当前的文件名，那么怎么打开一个目录呢？我
man dir
发现里面有一个叫opendir的东西，man他之后发现我需要的函数：opendir``readdir``closedir
只需先用opendir读取当前目录，返回DIR结构体，然后通过readdir读取每个目录，获取dirent结构体，通过里面的d_ino与我们之前的获得的i结点比较，找到我们的绝对路径。
dirent结构体:
struct dirent
{
long d_ino; //inode number 索引节点号
off_t d_off; //offset to this dirent 在目录文件中的偏移
unsigned short d_reclen;// length of this d_name 文件名长
unsigned char d_type; //the type of d_name 文件类型
char d_name [NAME_MAX+1]; //file name (null-terminated) 文件名，最长255字符
};
DIR结构体:
struct __dirstream
{
void *__fd; // `struct hurd_fd' pointer for descriptor.
char *__data; // Directory block.
int __entry_data; // Entry number `__data' corresponds to.
char *__ptr; // Current pointer into the block.
int __entry_ptr; // Entry number `__ptr' corresponds to.
size_t __allocation;// Space allocated for the block.
size_t __size; // Total valid data in the block.
__libc_lock_define (, __lock) // Mutex lock for this structure.
};
- 实现函数：
char *find_name_byino(ino_t ino)
{
DIR *dp = NULL;
struct dirent *dptr = NULL;
char *filename = NULL;
if(NULL == (dp = opendir("."))) //opendir()打开一个目录，在失败的时候返回一个空的指针,成返回DIR结构体
{
fprintf(stderr, "Can not open Current Directory\n");
exit(-1);
}
else
{
while(NULL != (dptr = readdir(dp))) //readdir()用来读取目录。返回是dirent结构体指针
{
if(dptr->d_ino == ino)
{
filename = strdup(dptr->d_name); //strdup()将串拷贝到新建的位置处,返回一个指针,指向为复制字符串分配的空间;如果分配空间失败,则返回NULL值.
break;
}
}
closedir(dp);
}
return filename;
}
其实还有一种实现方法
- 在使用
man -k dir | grep 3查询的时候我找到了一个函数getcwd，这个东西可以直接查询到当前工作路径：
- 通过这个方法实现就很简单了：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(void)
{
char buff[256];
getcwd(buff,sizeof(buff));
printf("当前路径为:%s\n",buff);
return 0;
}
实现代码
这个代码是我参考网上提供的代码，通过它的辅助我理解了PWD的整个实现过程：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <dirent.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#define MAX_DIR_DEPTH (256) //限制最大的目录深度
#define TRUE 1
#define FALSE 0
//根据文件名获取文件的inode-number
ino_t get_ino_byname(char *filename)
{
struct stat file_stat;
if(0 != stat(filename, &file_stat)) //stat()通过文件名filename获取文件信息，并保存在buf所指的结构体stat中
{
perror("stat");
exit(-1);
}
return file_stat.st_ino;
}
//根据inode-number, 在当前目录中查找对呀的文件名
char *find_name_byino(ino_t ino)
{
DIR *dp = NULL;
struct dirent *dptr = NULL;
char *filename = NULL;
if(NULL == (dp = opendir("."))) //opendir()打开一个目录，在失败的时候返回一个空的指针,成返回DIR结构体
{
fprintf(stderr, "Can not open Current Directory\n");
exit(-1);
}
else
{
while(NULL != (dptr = readdir(dp))) //readdir()用来读取目录。返回是dirent结构体指针
{
if(dptr->d_ino == ino)
{
filename = strdup(dptr->d_name); //strdup()将串拷贝到新建的位置处,返回一个指针,指向为复制字符串分配的空间;如果分配空间失败,则返回NULL值.
break;
}
}
closedir(dp);
}
return filename;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
//记录目名的栈
char *dir_stack[MAX_DIR_DEPTH];
unsigned current_depth = 0;
while(TRUE)
{
ino_t current_ino = get_ino_byname("."); //通过特殊的文件名"."获取当期目录的inode-number
ino_t parent_ino = get_ino_byname(".."); //通过特殊的文件名".."获取当前目录的父目录的inode-number
if(current_ino == parent_ino)
break; //达到根目录,推出循环
/*两个inode-number不一样*/
chdir(".."); //更改当前工作目录,变为当前目录的父目录
dir_stack[current_depth++] = find_name_byino(current_ino); //"文件名"地址存放
if(current_depth >= MAX_DIR_DEPTH) //路径名太深
{
fprintf(stderr, "Directory tree is too deep.\n");
exit(-1);
}
}
int i = current_depth - 1;
for(i = current_depth - 1; i >= 0; i--) //打印路径
{
fprintf(stdout, "/%s", dir_stack[i]);
}
fprintf(stdout, "%s\n", current_depth == 0 ? "/" : "");
return 0;
}
