《unix/linux编程实践教程》学习笔记：第二章编写who，cp命令

最新推荐文章于 2021-10-18 19:40:00 发布

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本文介绍了如何从零开始实现一个简单的who命令。通过解析utmp文件并利用C语言标准库函数，实现了显示当前登录用户的功能。文章还详细解释了文件描述符、缓冲区等概念。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

本人使用的操作系统是：Ubuntu 16
编写之前的准备：
学习编写who命令的第一步在于学会了解who命令的相关信息。
我们使用联机帮助命令man,来参看man的帮助。

man who

我们可以在描述中看到相关信息：

   If FILE is not specified, use /var/run/utmp.  /var/log/wtmp as FILE  is common.   If  ARG1  ARG2  given, -m presumed: 'am i' or 'mom likes' are usual.

继续使用

man -k utmp

可以看到

utmp (5)             - login records

于是继续参看

man 5 utmp

NAME
       utmp, wtmp - login records

SYNOPSIS
       #include <utmp.h>

到此我们就可以知道who命令的工作原理：
我们通过读取utmp文件里的信息来实现查看登录用户的功能，同时utmp是以结构体的形式储存用户信息。

编写who命令：
1.如何从文件中读取数据结构
我们可以通过

man -k file | grep read

来查找相关信息。
解决方法是通过unix的文件操作函数：
open,read,write,lseek,close

2.时间格式转换
unix系统中，时间是用一个整数来表示，他是从1970年1月1日0时开始所经历的的秒数，在头文件time.h中可以查看：

typedef long int time_t;

可以通过ctime函数将 time_t 转化为常见的时间格式。

代码：
http://blog.youkuaiyun.com/yz764127031/article/details/53066618

编写cp

void oops(char *,char *);

int main(int ac,char *av[])
{
    int in_fd,out_fd,n_chars;
    char buf[BUFFERSIZE];

    if(ac != 3){
    fprintf(stderr,"usage:%s sourse destination\n",* av);
    exit(1);
    }

    if((in_fd = open(av[1],O_RDONLY)) == -1)
        oops("Cannot open",av[1]);

    if((out_fd = creat(av[2],0644)) == -1)
        oops("Cannot open",av[2]);

    while((n_chars = read(in_fd,buf,BUFFERSIZE))>0)
        if(write(out_fd,buf,n_chars) != n_chars)
                oops("Write error to ",av[2]);

    if(n_chars == -1 ){
        printf("iii");
        oops("Read error from",av[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);
}

小结：
1.引入了文件描述符的概念：
当用户第一次请求对某文件进行操作时，须县利用open系统调用将文件打开，所谓打开就是指系统将指定文件的属性，从外存拷贝到内存，打开文件表的一个表目中，并将该表目的编号（或称为索引号）返回给用户。这个编号就是文件描述符，通过内核返回，文件描述符在文件和进程之间建立了一条连接，它像一条由进程通向内核的管道。
之后的read,write,lseek,close都是建立在使用文件描述符的基础上。

2.
open文件的同时需要指定他的操作权限：
O_RDONLY,O_WRONLY,O_RDWR
分为只读，只写，和读写三种，违反权限的操作将会报错

3.引入缓冲区的概念:
使用缓冲区可以有效提高文件IO操作的效率。
主要思想：一次读入大量的数据放入缓冲区，需要的时候从缓冲区取得数据。
我们通过建立缓冲区，可以有效的减少系统调用的次数。
原因：使用系统调用开销较大，因为用户进程位于用户空间，内核位于系统空间，磁盘只能被内核直接访问，程序要读取磁盘上的数据需要通过系统调用read，而read的代码在内核中，所以当read调用发生时，执行权会从用户代码转移到内核代码，执行内核代码是需要时间的。
当运行内核代码时，CPU工作在管态，需要对应一些特殊的堆栈和内存环境，必须在系统调用时建立好，系统调用结束后，CPU又要切换到用户模式，必须把堆栈和内存环境恢复为用户程序运行时的状态，这种运行环境的切换需要消耗很多时间。

内核缓冲技术：
当进程需要的数据不在内核缓冲区时，内核把相应的数据块加入到请求数据列表中，然后将该进程挂起，接着为其他进程服务。
一段时间后，内核把相应的数据块从磁盘读入内核缓冲区，然后在把数据复制到进程缓冲区中，最后唤醒被挂起的进程。

4.文件指针
unix每次打开一个文件都会保存一个指针来记录文件的当前位置，当从文件读数据时，内核从指针所表明的地方，读取指定的直接，然后移动位置指针，指向下一个未被读取的字节，写文件的操作也是类似的。
指针与文件描述符相关联，而不是与文件关联，所以如果两个程序同时打开一个文件，这时会有两个指针，两个程序对文件的读操作不会互相干扰。