本文章中的示例代码是在 CentOS 5.4 64 位环境下运行通过的，在其它 unix 系统上没有测试过。
Linux 操作系统中的命令实际上是编译好的可执行程序，比如说 ls 这个命令，这个文件位于 /bin 目录下面，当我们用 file /bin/ls 命令查看的时候会有以下输出：
[root@localhost ~]# file /bin/ls /bin/ls: ELF 64-bit LSB executable, AMD x86-64, version 1 (SYSV), for GNU/Linux 2.6.9, dynamically linked (uses shared libs), for GNU/Linux 2.6.9, stripped |
这个命令通过调用 stat 系统调用和 /usr/share/file/magic.mgc 文件来决定文件的类型。如上的 /bin/ls 是一个 ELF 格式的动态链接的 64 位的可执行文件。
系统调用是用户程序和操作系统内核之间的接口，我们可以使用操作系统提供的系统调用来请求分配资源和服务。我们可以通过 man 2 章节来查找 Linux 提供的系统调用的具体使用方法。有关文件操作的常见系统调用命令有：open、creat、close、read、write、lseek、opendir、readdir、mkdir、stat 等等。
cp 命令的实现
cp 命令的模拟实现
大家也都知道 cp 这个命令主要的作用就是把一个文件从一个位置复制到另一个位置。比如现在 /root 目录下有一个 test.txt 文件，如果我们用 cp test.txt test2.txt 命令的话，在同一个目录下面就会生成一个同样内容的 test2.txt 文件了。
那么 cp 命令是怎么实现的呢，我们看如下代码：
清单 1. cp 命令实现代码
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#define BUFFERSIZE 4096
#define COPYMODE 0644
void oops(char *, char *);
main(int argc, char * argv[])
{
int in_fd, out_fd, n_chars;
char buf[BUFFERSIZE];
if ( argc != 3 ){
fprintf( stderr, "usage: %s source destination\n", *argv);
exit(1);
}
if ( (in_fd=open(argv[1], O_RDONLY)) == -1 ){
oops("Cannot open ", argv[1]);
}
if ( (out_fd=creat( argv[2], COPYMODE)) == -1 ){
oops( "Cannot creat", argv[2]);
}
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]);
}
if ( close(in_fd) == -1 || close(out_fd) == -1 )
oops("Error closing files","");
}
void oops(char *s1, char *s2)
{
fprintf(stderr,"Error: %s ", s1);
perror(s2);
exit(1);
}
|
该程序的主要实现思想是：打开一个输入文件，创建一个输出文件，建立一个 BUFFERSIZE 大小的缓冲区；然后在判断输入文件未完的循环中，每次读入多少就向输出文件中写入多少，直到输入文件结束。
- 开头四行包含了 4 个头文件，<stdio.h> 文件包含了 fprintf、perror 的函数原型定义；<unistd.h> 文件包含了 read、write 的函数原型定义；<fcntl.h> 文件包含了 open、creat 的函数原型定义、<stdlib.h> 文件包含了 exit 的函数原型定义。这些函数原型有些是系统调用、有些是库函数，通常都可以在 /usr/include 目录中找到这些头文件。
- 接下来的 2 行以宏定义的方式定义了 2 个常量。BUFFERSIZE 用来表示缓冲区的大小、COPYMODE 用来定义创建文件的权限。
- 接下来的一行定义了一个函数原型 oops，该函数的具体定义在最后出现，用来输出出错信息到 stderr，也就是标准错误输出的文件流。
- 接下来主程序开始。首先定义了 2 个文件描述符、一个存放读出字节数的变量 n_chars、和一个 BUFFERSIZE 大小的字符数组用来作为拷贝文件的缓冲区。
- 接下来判断输入参数的个数是否为 3，也就是程序名 argv[0]、拷贝源文件 argv[1]、目标文件 argv[2]。不为 3 的话就输出错误信息到 stderr，然后退出程序。
- 接下来的 2 行，用 open 系统调用以 O_RDONLY 只读模式打开拷贝源文件，如果打开失败就输出错误信息并退出。如果想了解文件打开模式的详细内容请使用命令 man 2 open，来查看帮助文档。
- 接下来的 2 行，用 creat 系统调用以 COPYMODE 的权限建立一个文件，如果建立失败函数的返回值为 -1 的话，就输出错误信息并退出。
- 接下来的循环是拷贝的主要过程。它从输入文件描述符 in_fd 中，读入 BUFFERSIZE 字节的数据，存放到 buf 字符数组中。在正常读入的情况下，read 函数返回实际读入的字节数，也就是说只要没有异常情况和文件没有读到结尾，那么 n_chars 中存放的就是实际读出的字节的数字。然后 write 函数将从 buf 缓冲区中，读出 n_chars 个字符，写入 in_out 输出文件描述符。由于 write 系统调用返回的是实际写入成功的字节数。所以当读出 N 个字符，又成功写入 N 个字符到输出文件描述符中去的时候，就表示写成功了，否则就报告写入错误。
- 最后就是用 close 系统调用关闭打开的输入和输出文件描述符。
