Linux下 <DIR> <dirent> <stat> 等结构体详解

本文深入解析了UNIX环境下目录操作的基本原理和技术细节,介绍了DIR、dirent及stat等关键结构体的功能与用途,并演示了如何利用这些结构体进行目录读取与文件属性获取。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

以下为DIR结构体的定义:
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 1 struct __dirstream
 2    {
 3     void *__fd;
 4     char *__data;
 5     int __entry_data;
 6     char *__ptr;
 7     int __entry_ptr;
 8     size_t __allocation;
 9     size_t __size;
10     __libc_lock_define (, __lock)
11    };
12 typedef struct __dirstream DIR;
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DIR结构体类似于FILE,是一个内部结构,以下几个函数用这个内部结构保存当前正在被读取的目录的有关信息(摘自《UNIX环境高级编程(第二版)》)。函数 DIR *opendir(const char *pathname),即打开文件目录,返回的就是指向DIR结构体的指针,而该指针由以下几个函数使用:

1 struct dirent *readdir(DIR *dp);
2 void rewinddir(DIR *dp);
3 int closedir(DIR *dp);
4 long telldir(DIR *dp);
5 void seekdir(DIR *dp,long loc);

关于DIR结构,我们知道这么多就可以了,没必要去再去研究他的结构成员。

接着是dirent结构体,首先我们要弄清楚目录文件(directory file)的概念:这种文件包含了其他文件的名字以及指向与这些文件有关的信息的指针(摘自《UNIX环境高级编程(第二版)》)。从定义能够看出,dirent不仅仅指向目录,还指向目录中的具体文件,readdir函数同样也读取目录下的文件,这就是证据。

以下为dirent结构体的定义

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1 struct dirent
2 {
3   long d_ino; /* inode number 索引节点号 */
4     off_t d_off; /* offset to this dirent 在目录文件中的偏移 */
5     unsigned short d_reclen; /* length of this d_name 文件名长 */
6     unsigned char d_type; /* the type of d_name 文件类型 */
7     char d_name [NAME_MAX+1]; /* file name (null-terminated) 文件名,最长255字符 */
8 }
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从上述定义也能够看出来,dirent结构体存储的关于文件的信息很少,所以dirent同样也是起着一个索引的作用,如果想获得类似ls -l那种效果的文件信息,必须要靠stat函数了。

通过readdir函数读取到的文件名存储在结构体dirent的d_name成员中,而函数

int stat(const char *file_name, struct stat *buf);

的作用就是获取文件名为d_name的文件的详细信息,存储在stat结构体中。

以下为stat结构体的定义:

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 1 struct stat {
 2         mode_t     st_mode;       //文件访问权限
 3         ino_t      st_ino;       //索引节点号
 4         dev_t      st_dev;        //文件使用的设备号
 5         dev_t      st_rdev;       //设备文件的设备号
 6         nlink_t    st_nlink;      //文件的硬连接数
 7         uid_t      st_uid;        //所有者用户识别号
 8         gid_t      st_gid;        //组识别号
 9         off_t      st_size;       //以字节为单位的文件容量
10         time_t     st_atime;      //最后一次访问该文件的时间
11         time_t     st_mtime;      //最后一次修改该文件的时间
12         time_t     st_ctime;      //最后一次改变该文件状态的时间
13         blksize_t st_blksize;    //包含该文件的磁盘块的大小
14         blkcnt_t   st_blocks;     //该文件所占的磁盘块
15       };
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这个记录的信息就很详细了吧,呵呵。

最后,总结一下,想要获取某目录下(比如a目下)b文件的详细信息,我们应该怎样做?

首先,我们使用opendir函数打开目录a,返回指向目录a的DIR结构体c。

接着,我们调用readdir( c)函数读取目录a下所有文件(包括目录),返回指向目录a下所有文件的dirent结构体d。

然后,我们遍历d,调用stat(d->name,stat *e)来获取每个文件的详细信息,存储在stat结构体e中。

总体就是这样一种逐步细化的过程,在这一过程中,三种结构体扮演着不同的角色。

d_type表示档案类型:
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 1 enum
 2 {
 3     DT_UNKNOWN = 0,         //未知类型
 4 # define DT_UNKNOWN DT_UNKNOWN
 5     DT_FIFO = 1,            //管道
 6 # define DT_FIFO DT_FIFO
 7     DT_CHR = 2,             //字符设备
 8 # define DT_CHR DT_CHR
 9     DT_DIR = 4,             //目录
10 # define DT_DIR DT_DIR
11     DT_BLK = 6,             //块设备
12 # define DT_BLK DT_BLK
13     DT_REG = 8,             //常规文件
14 # define DT_REG DT_REG
15     DT_LNK = 10,            //符号链接
16 # define DT_LNK DT_LNK
17     DT_SOCK = 12,           //套接字
18 # define DT_SOCK DT_SOCK
19     DT_WHT = 14             //链接
20 # define DT_WHT DT_WHT
21 };

摘自:https://www.cnblogs.com/jikexianfeng/p/7084911.html
#include <stdio.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/types.h> #include <netinet/in.h> #include <netinet/tcp.h> #include <arpa/inet.h> #include <unistd.h> #include <ctype.h> #include <strings.h> #include <string.h> #include <sys/stat.h> #include <pthread.h> #include <sys/wait.h> #include <stdlib.h> #include <dirent.h> #include <time.h> #define ISspace(x) isspace((int)(x)) #define SERVER_STRING “Server: jdbhttpd/0.2.0\r\n” // 函数声明 void* accept_request(void *); void bad_request(int); void cat(int, FILE *); void cannot_execute(int); void error_die(const char *); void execute_cgi(int, const char *, const char *, const char *); int get_line(int, char *, int); void headers(int, const char *, const char *); void not_found(int); void serve_file(int, const char *); int startup(unsigned short *); void unimplemented(int); void forbidden(int); void serve_directory(int, const char *); void url_decode(char *, const char *); const char *get_mime_type(const char *); void log_request(const char *, const char *, int); void set_socket_timeout(int, int); // / 处理客户端请求 / // void* accept_request(void *pclient) { int client = (int)pclient; free(pclient); set_socket_timeout(client, 2); char buf[65536]; int numchars; char method[255]; char url[255]; char path[1024]; // 增加路径长度 char decoded_url[1024]; // 存储解码后的URL size_t i, j; struct stat st; int cgi = 0; char *query_string = NULL; // 获取请求的第一行 numchars = get_line(client, buf, sizeof(buf)); i = 0; j = 0; while (!ISspace(buf[j]) && (i < sizeof(method) - 1)) { method[i] = buf[j]; i++; j++; } method[i] = '\0'; // 只支持GET和POST方法 if (strcasecmp(method, "GET") && strcasecmp(method, "POST")) { unimplemented(client); return NULL; } // POST请求启用CGI /*if (strcasecmp(method, "POST") == 0) cgi = 1; */ // 读取URL i = 0; while (ISspace(buf[j]) && (j < sizeof(buf))) j++; while (!ISspace(buf[j]) && (i < sizeof(url) - 1) && (j < sizeof(buf))) { url[i] = buf[j]; i++; j++; } url[i] = '\0'; // URL解码 url_decode(decoded_url, url); // 记录请求日志 log_request(method, decoded_url, client); // 处理GET请求 if (strcasecmp(method, "GET") == 0) { query_string = decoded_url; while ((*query_string != '?') && (*query_string != '\0')) query_string++; if (*query_string == '?') { cgi = 1; *query_string = '\0'; query_string++; } } // 构建文件路径(使用当前目录) sprintf(path, "web%s", decoded_url); // 防止路径遍历攻击 if (strstr(path, "..")) { forbidden(client); close(client); return NULL; } // 处理目录请求 if (path[strlen(path) - 1] == '/') strcat(path, "Index.html"); // 检查文件/目录是否存在 if (stat(path, &st) == -1) { // 检查是否存在.html扩展名文件 char alt_path[1024]; sprintf(alt_path, "%s.html", path); if (stat(alt_path, &st) == 0) { strcpy(path, alt_path); } else { while ((numchars > 0) && strcmp("\n", buf)) numchars = get_line(client, buf, sizeof(buf)); not_found(client); close(client); return NULL; } } // 如果是目录 if ((st.st_mode & S_IFMT) == S_IFDIR) { // 检查目录中是否有index.html char index_path[1024]; sprintf(index_path, "%s/Index.html", path); if (stat(index_path, &st) == 0) { strcpy(path, index_path); } else { // 显示目录列表 serve_directory(client, path); close(client); return NULL; } } // 检查执行权限 if ((st.st_mode & S_IXUSR) || (st.st_mode & S_IXGRP) || (st.st_mode & S_IXOTH)) cgi = 1; // 处理静态文件或CGI if (!cgi) serve_file(client, path); else execute_cgi(client, path, method, query_string); close(client); return NULL; } // / URL解码 / // void url_decode(char *dest, const char *src) { char *p = dest; while (*src) { if (*src == ‘%’) { if (src[1] && src[2]) { char hex[3] = {src[1], src[2], ‘\0’}; *p++ = (char)strtol(hex, NULL, 16); src += 3; } else { *p++ = *src++; } } else if (*src == ‘+’) { *p++ = ’ '; src++; } else { *p++ = *src++; } } *p = ‘\0’; } // / 获取MIME类型 / // const char *get_mime_type(const char *filename) { const char *dot = strrchr(filename, ‘.’); if (!dot) return “text/plain”; if (strcasecmp(dot, ".html") == 0 || strcasecmp(dot, ".htm") == 0) return "text/html"; if (strcasecmp(dot, ".css") == 0) return "text/css"; if (strcasecmp(dot, ".js") == 0) return "application/javascript"; if (strcasecmp(dot, ".jpg") == 0 || strcasecmp(dot, ".jpeg") == 0) return "image/jpeg"; if (strcasecmp(dot, ".png") == 0) return "image/png"; if (strcasecmp(dot, ".gif") == 0) return "image/gif"; if (strcasecmp(dot, ".json") == 0) return "application/json"; if (strcasecmp(dot, ".ico") == 0) return "image/x-icon"; return "text/plain"; } // / 记录请求日志 / // void log_request(const char *method, const char *url, int client) { time_t now = time(NULL); struct tm *tm = localtime(&now); char timestamp[64]; strftime(timestamp, sizeof(timestamp), “%Y-%m-%d %H:%M:%S”, tm); struct sockaddr_in addr; socklen_t addr_len = sizeof(addr); getpeername(client, (struct sockaddr*)&addr, &addr_len); char *ip = inet_ntoa(addr.sin_addr); printf("[%s] %s %s %s\n", timestamp, ip, method, url); } // / 处理目录列表 / // void serve_directory(int client, const char *path) { char buf[4096]; // 发送HTTP头 sprintf(buf, "HTTP/1.0 200 OK\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); sprintf(buf, SERVER_STRING); send(client, buf, strlen(buf), 0); sprintf(buf, "Content-Type: text/html\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); sprintf(buf, "\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); // 发送HTML头部 sprintf(buf, "<html><head><title>Index of %s</title></head>", path); send(client, buf, strlen(buf), 0); sprintf(buf, "<body><h1>Index of %s</h1><ul>", path); send(client, buf, strlen(buf), 0); // 打开目录 DIR *dir = opendir(path); if (dir) { struct dirent *ent; while ((ent = readdir(dir)) != NULL) { // 跳过隐藏文件 if (ent->d_name[0] == '.') continue; char full_path[1024]; sprintf(full_path, "%s/%s", path, ent->d_name); struct stat st; stat(full_path, &st); char size_buf[32]; if (S_ISDIR(st.st_mode)) { strcpy(size_buf, "[DIR]"); } else { if (st.st_size < 1024) { sprintf(size_buf, "%ld B", st.st_size); } else if (st.st_size < 1024 * 1024) { sprintf(size_buf, "%.1f KB", st.st_size / 1024.0); } else { sprintf(size_buf, "%.1f MB", st.st_size / (1024.0 * 1024)); } } sprintf(buf, "<li><a href=\"%s\">%s</a> - %s</li>", ent->d_name, ent->d_name, size_buf); send(client, buf, strlen(buf), 0); } closedir(dir); } // 发送HTML尾部 sprintf(buf, "</ul></body></html>\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); } // / 400 Bad Request / // void bad_request(int client) { char buf[1024]; sprintf(buf, "HTTP/1.0 400 BAD REQUEST\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); sprintf(buf, "Content-type: text/html\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); sprintf(buf, "\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); sprintf(buf, "<html><body><h1>400 Bad Request</h1></body></html>\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); } // / 403 Forbidden / // void forbidden(int client) { char buf[1024]; sprintf(buf, "HTTP/1.0 403 Forbidden\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); sprintf(buf, SERVER_STRING); send(client, buf, strlen(buf), 0); sprintf(buf, "Content-Type: text/html\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); sprintf(buf, "\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); sprintf(buf, "<html><body><h1>403 Forbidden</h1><p>Access to this resource is denied.</p></body></html>\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); } // / 发送文件内容 / // void cat(int client, FILE *resource) { char buf[65536]; fgets(buf, sizeof(buf), resource); while (!feof(resource)) { send(client, buf, strlen(buf), 0); fgets(buf, sizeof(buf), resource); } } // / 500 Internal Server Error / // void cannot_execute(int client) { char buf[1024]; sprintf(buf, "HTTP/1.0 500 Internal Server Error\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); sprintf(buf, "Content-type: text/html\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); sprintf(buf, "\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); sprintf(buf, "<html><body><h1>500 Internal Server Error</h1><p>CGI execution failed.</p></body></html>\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); } // / 错误处理 / // void error_die(const char *sc) { perror(sc); exit(1); } // / 执行CGI脚本 / // void execute_cgi(int client, const char *path, const char *method, const char *query_string) { char buf[65536]; int cgi_output[2]; int cgi_input[2]; pid_t pid; int status; int i; char c; int numchars = 1; int content_length = -1; buf[0] = 'A'; buf[1] = '\0'; if (strcasecmp(method, "GET") == 0) while ((numchars > 0) && strcmp("\n", buf)) numchars = get_line(client, buf, sizeof(buf)); else { numchars = get_line(client, buf, sizeof(buf)); while ((numchars > 0) && strcmp("\n", buf)) { buf[15] = '\0'; if (strcasecmp(buf, "Content-Length:") == 0) content_length = atoi(&(buf[16])); numchars = get_line(client, buf, sizeof(buf)); } if (content_length == -1) { bad_request(client); return; } } sprintf(buf, "HTTP/1.0 200 OK\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); if (pipe(cgi_output) < 0) { cannot_execute(client); return; } if (pipe(cgi_input) < 0) { cannot_execute(client); return; } if ((pid = fork()) < 0 ) { cannot_execute(client); return; } if (pid == 0) /* 子进程: CGI脚本 */ { char meth_env[255]; char query_env[255]; char length_env[255]; dup2(cgi_output[1], 1); dup2(cgi_input[0], 0); close(cgi_output[0]); close(cgi_input[1]); sprintf(meth_env, "REQUEST_METHOD=%s", method); putenv(meth_env); if (strcasecmp(method, "GET") == 0) { sprintf(query_env, "QUERY_STRING=%s", query_string); putenv(query_env); } else { /* POST */ sprintf(length_env, "CONTENT_LENGTH=%d", content_length); putenv(length_env); } execl(path, path, NULL); exit(0); } else { /* 父进程 */ close(cgi_output[1]); close(cgi_input[0]); if (strcasecmp(method, "POST") == 0) for (i = 0; i < content_length; i++) { recv(client, &c, 1, 0); write(cgi_input[1], &c, 1); } while (read(cgi_output[0], &c, 1) > 0) send(client, &c, 1, 0); close(cgi_output[0]); close(cgi_input[1]); waitpid(pid, &status, 0); } } // / 读取一行 / // int get_line(int sock, char *buf, int size) { int i = 0; char c = ‘\0’; int n; while ((i < size - 1) && (c != '\n')) { n = recv(sock, &c, 1, 0); if (n > 0) { if (c == '\r') { n = recv(sock, &c, 1, MSG_PEEK); if ((n > 0) && (c == '\n')) recv(sock, &c, 1, 0); else c = '\n'; } buf[i] = c; i++; } else c = '\n'; } buf[i] = '\0'; return(i); } // / 发送HTTP头 / // void headers(int client, const char *filename, const char *content_type) { char buf[1024]; (void)filename; // 未使用 strcpy(buf, "HTTP/1.0 200 OK\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); strcpy(buf, SERVER_STRING); send(client, buf, strlen(buf), 0); sprintf(buf, "Content-Type: %s\r\n", content_type); send(client, buf, strlen(buf), 0); strcpy(buf, "\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); } // / 404 Not Found / // void not_found(int client) { char buf[1024]; sprintf(buf, "HTTP/1.0 404 NOT FOUND\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); sprintf(buf, SERVER_STRING); send(client, buf, strlen(buf), 0); sprintf(buf, "Content-Type: text/html\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); sprintf(buf, "\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); sprintf(buf, "<html><body><h1>404 Not Found</h1><p>The requested URL was not found on this server.</p></body></html>\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); } // / 服务静态文件(修复二进制文件处理) / // void serve_file(int client, const char *filename) { FILE *resource = NULL; int numchars = 1; char buf[1024]; size_t bytes_read; long file_size; // 丢弃请求头 buf[0] = 'A'; buf[1] = '\0'; while ((numchars > 0) && strcmp("\n", buf)) numchars = get_line(client, buf, sizeof(buf)); // 使用二进制模式打开文件 resource = fopen(filename, "rb"); if (resource == NULL) { not_found(client); return; } // 获取文件大小 fseek(resource, 0, SEEK_END); file_size = ftell(resource); fseek(resource, 0, SEEK_SET); // 发送HTTP头 const char *content_type = get_mime_type(filename); // 创建并发送头部 char header_buf[2048]; sprintf(header_buf, "HTTP/1.0 200 OK\r\n"); send(client, header_buf, strlen(header_buf), 0); sprintf(header_buf, SERVER_STRING); send(client, header_buf, strlen(header_buf), 0); sprintf(header_buf, "Content-Type: %s\r\n", content_type); send(client, header_buf, strlen(header_buf), 0); sprintf(header_buf, "Content-Length: %ld\r\n", file_size); send(client, header_buf, strlen(header_buf), 0); sprintf(header_buf, "\r\n"); send(client, header_buf, strlen(header_buf), 0); // 使用二进制模式发送文件内容 while ((bytes_read = fread(buf, 1, sizeof(buf), resource)) > 0) { ssize_t sent = send(client, buf, bytes_read, MSG_NOSIGNAL); if (sent < 0) { // 处理发送错误(如连接关闭) break; } } fclose(resource); } // / 启动服务器 / // int startup(unsigned short *port) { int httpd = 0; struct sockaddr_in name; httpd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); if (httpd == -1) error_die("socket"); memset(&name, 0, sizeof(name)); name.sin_family = AF_INET; name.sin_port = htons(*port); name.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); if (bind(httpd, (struct sockaddr *)&name, sizeof(name)) < 0) error_die("bind"); if (*port == 0) { socklen_t namelen = sizeof(name); if (getsockname(httpd, (struct sockaddr *)&name, &namelen) == -1) error_die("getsockname"); *port = ntohs(name.sin_port); } if (listen(httpd, 5) < 0) error_die("listen"); return(httpd); } // / 501 Not Implemented / // void unimplemented(int client) { char buf[1024]; sprintf(buf, "HTTP/1.0 501 Method Not Implemented\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); sprintf(buf, SERVER_STRING); send(client, buf, strlen(buf), 0); sprintf(buf, "Content-Type: text/html\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); sprintf(buf, "\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); sprintf(buf, "<html><body><h1>501 Not Implemented</h1><p>The requested method is not implemented.</p></body></html>\r\n"); send(client, buf, strlen(buf), 0); } // 设置套接字发送超时(在主循环accept后调用) void set_socket_timeout(int sockfd, int timeout_sec) { struct timeval tv; tv.tv_sec = timeout_sec; // 超时秒数 tv.tv_usec = 0; if (setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_SNDTIMEO, &tv, sizeof(tv)) < 0) { perror("setsockopt SO_SNDTIMEO failed"); } } // / 主函数 / // int main(void) { int server_sock = -1; unsigned short port = 8080; int client_sock = -1; struct sockaddr_in client_name; socklen_t client_name_len = sizeof(client_name); pthread_t newthread; server_sock = startup(&port); printf("HTTP server running on port %d\n", port); signal(SIGPIPE, SIG_IGN); while (1) { client_sock = accept(server_sock,(struct sockaddr *)&client_name,&client_name_len); if (client_sock == -1) { perror("accept"); continue; // 继续接受新连接,而不是退出 } // 动态分配内存传递socket描述符 int *pclient = malloc(sizeof(int)); if (!pclient) { perror("malloc failed"); close(client_sock); continue; } *pclient = client_sock; // 创建线程处理请求(不再在主线程设置超时) if (pthread_create(&newthread, NULL, accept_request, pclient) != 0) { perror("pthread_create"); free(pclient); close(client_sock); } else { // 分离线程,使其结束后自动释放资源 pthread_detach(newthread); } } close(server_sock); return(0); } 这是我的多线程版本webserver。我现在需要写一版以IO多路复用方式实现的webserver
08-09
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