Linux C 实现ls庖丁解牛
一:背景
Linux下的ls可以实现什么效果呢，ls有很多的选项，最为常用的选项莫过于是-l选项，列出所有文件的详细信息。本文也着重去实现ls -l。首先看下ls -l的效果。本文将会完整的去描述怎么样一步一步去实现。
[root@bogon unix]# ls -l
total 116
-rw-r--r--. 1 root root 1063 Jul 6 20:18 aaaa
-rwxr-xr-x. 1 root root 9811 Jul 18 22:17 a.out
-rw-r--r--. 1 root root 1474 Jul 10 21:58 cp1.c
-rw-r--r--. 1 root root 386 Jul 10 21:54 exis.c
-rw-r--r--. 1 root root 601 Jul 15 22:22 fileinfo.c
-rw-r--r--. 1 root root 515 Jul 6 21:39 logout_tty.c
-rw-r--r--. 1 root root 755 Jul 12 15:21 ls1.c
-rw-r--r--. 1 root root 2625 Jul 18 22:17 ls2.c
----------. 1 root root 1063 Jul 3 21:31 more01.c
-rwxrwxrwx. 1 root root 1651 Jul 5 21:48 more02.c
-rw-r--r--. 1 root root 270 Jul 15 22:16 stattest.c
-rw-r--r--. 1 root root 262 Jul 4 21:51 test1.c
-rw-r--r--. 1 root root 1337 Jul 12 14:19 test2.c
-rw-r--r--. 1 root root 140 Jul 12 14:11 test3.c
-rw-r--r--. 1 root root 527 Jul 3 22:19 test.c
-rw-r--r--. 1 root root 169 Jul 7 22:42 ttytest.c
-rw-r--r--. 1 root root 955 Jul 7 20:54 utmplib.c
-rw-r--r--. 1 root root 87 Jul 6 21:13 utmplib.h
-rw-r--r--. 1 root root 2688 Jul 6 21:12 utmplib.o
-rwxr-xr-x. 1 root root 980 Jul 12 14:22 who1.c
-rwxr-xr-x. 1 root root 9576 Jul 6 21:13 who2
-rw-r--r--. 1 root root 1791 Jul 12 13:15 who2.c
-rw-r--r--. 1 root root 2720 Jul 6 21:13 who2.o
-rw-r--r--. 1 root root 1424 Jul 12 12:45 who_am_i.c
-rw-r--r--. 1 root root 80 Jul 7 22:43 whoami.c
这是一个使用ls -l选项列出的的文件信息，可以看出ls -l列出了所有文件的 属性，连接，属主，属组，大小，ctime以及文件名等信息。要获取文件的这些信息并进去适当的格式化，就是本文所要做的事情了。
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将C语言梳理一下，分布在以下10个章节中：
- Linux-C成长之路（一）：Linux下C编程概要 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-05/101242.htm
- Linux-C成长之路（二）：基本数据类型 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-05/101242p2.htm
- Linux-C成长之路（三）：基本IO函数操作 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-05/101242p3.htm
- Linux-C成长之路（四）：运算符 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-05/101242p4.htm
- Linux-C成长之路（五）：控制流 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-05/101242p5.htm
- Linux-C成长之路（六）：函数要义 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-05/101242p6.htm
- Linux-C成长之路（七）：数组与指针 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-05/101242p7.htm
- Linux-C成长之路（八）：存储类，动态内存 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-05/101242p8.htm
- Linux-C成长之路（九）：复合数据类型 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-05/101242p9.htm
- Linux-C成长之路（十）：其他高级议题
二:开始实现
要想自己实现ls -l就得知道可以通过什么系统调用可以获取到这些文件信息。
首先自然是要通过man来查找相关的系统调用。
man -k file|grep status
man -k file|grep infomation
man -k file |grep info
不停的换上多个关键词来搜索，通过上面的搜索就可以得到stat这个系统调用来获取文件信息。
紧接着就可以man 2 stat来获取系统调用的详细使用方法。
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
int stat(const char *path, struct stat *buf);
struct stat {
dev_t st_dev; /* ID of device containing file */
ino_t st_ino; /* inode number */
mode_t st_mode; /* protection */
nlink_t st_nlink; /* number of hard links */
uid_t st_uid; /* user ID of owner */
gid_t st_gid; /* group ID of owner */
dev_t st_rdev; /* device ID (if special file) */
off_t st_size; /* total size, in bytes */
blksize_t st_blksize; /* blocksize for file system I/O */
blkcnt_t st_blocks; /* number of 512B blocks allocated */
time_t st_atime; /* time of last access */
time_t st_mtime; /* time of last modification */
time_t st_ctime; /* time of last status change */
};
到了这里处理起来似乎很顺畅了，只要获取相应字段进行格式处理就OK了。
三:权限处理
st_mode就是文件的权限部分，对于这个部分要把其处理成ls -l列出的那种形式。
st_mode本身就是一个16位的二进制，前四位是文件的类型，紧接着三位是文件的特殊权限，最后的九位就是ls -l列出来的九个权限。如何把st_mode转换成对应的权限就是权限处理这块的关键了。
Linux本身提供了很多测试宏来测试文件的类型的。
#define __S_IFMT 0170000 /* These bits determine file type. */
/* File types. */
#define __S_IFDIR 0040000 /* Directory. */
#define __S_IFCHR 0020000 /* Character device. */
#define __S_IFBLK 0060000 /* Block device. */
#define __S_IFREG 0100000 /* Regular file. */
#define __S_IFIFO 0010000 /* FIFO. */
#define __S_IFLNK 0120000 /* Symbolic link. */
#define __S_IFSOCK 0140000 /* Socket. */
# define S_IFMT __S_IFMT
# define S_IFDIR __S_IFDIR
# define S_IFCHR __S_IFCHR
# define S_IFBLK __S_IFBLK
# define S_IFREG __S_IFREG
利用上面的测试宏就可以判断文件的类型，至于文件的权限部分可以使用掩码的方式来处理。
具体代码如下:
void mode_to_letters(int mode,char str[])
{
//S_IS***测试宏
strcpy(str,"----------");
if(S_ISDIR(mode))str[0] = 'd';
if(S_ISCHR(mode))str[0] = 'c';
if(S_ISBLK(mode))str[0] = 'b';
//与 掩码
if(mode&S_IRUSR)str[1] = 'r';
if(mode&S_IWUSR)str[2] = 'w';
if(mode&S_IXUSR)str[3] = 'x';
if(mode&S_IRGRP)str[4] = 'r';
if(mode&S_IWGRP)str[5] = 'w';
if(mode&S_IXGRP)str[6] = 'x';
if(mode&S_IROTH)str[7] = 'r';
if(mode&S_IWOTH)str[8] = 'w';
if(mode&S_IXOTH)str[9] = 'x';
}