Linux系统函数opendir、closedir、readdir详解及案例（自定义ls工具）

引言

在Linux系统编程中，目录操作是非常基础且重要的功能。本文将详细介绍Linux系统中的三个目录操作函数：opendir、closedir和readdir，并结合一个实际案例（自定义ls工具）进行演示，最后附上使用CMake编译的完整实现。

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1. Linux系统函数详解

1.1 opendir函数

opendir函数用于打开一个目录，并返回一个指向DIR结构体的指针。这个指针可以用于后续的目录操作。

• 函数原型：

  DIR *opendir(const char *name);
  

• 参数：
  • name：要打开的目录的路径。
• 返回值：
  • 成功时，返回一个DIR指针。
  • 失败时，返回NULL，并设置errno以指示错误原因。
• 头文件：

  #include <dirent.h>
  

示例代码：

DIR *dir = opendir("."); // 打开当前目录
if (dir == NULL) {perror("opendir");exit(EXIT_FAILURE);
}

1.2 closedir函数

closedir函数用于关闭一个已打开的目录流。

• 函数原型：

  int closedir(DIR *dir);
  

• 参数：
  • dir：由opendir返回的目录流指针。
• 返回值：
  • 成功时，返回0。
  • 失败时，返回-1，并设置errno以指示错误原因。

示例代码：

if (closedir(dir) == -1) {perror("closedir");exit(EXIT_FAILURE);
}

1.3 readdir函数

readdir函数用于读取目录流中的下一个条目。

• 函数原型：

  struct dirent *readdir(DIR *dir);
  

• 参数：
  • dir：由opendir返回的目录流指针。
• 返回值：
  • 成功时，返回一个指向struct dirent的指针。
  • 失败或到达目录末尾时，返回NULL。

struct dirent结构体：

struct dirent {ino_t          d_ino;       // 文件的inode编号off_t          d_off;       // 文件的偏移量unsigned short d_reclen;    // 目录条目记录的长度unsigned char  d_type;      // 文件类型char           d_name[];    // 文件名
};

示例代码：

struct dirent *entry;
while ((entry = readdir(dir)) != NULL) {printf("文件名: %s\n", entry->d_name);
}

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2. 案例：自定义ls工具

2.1 功能概述

我们将使用opendir、readdir和closedir函数实现一个简单的ls工具，功能包括：

• 列出指定目录下的所有文件和子目录。
• 显示文件名、文件类型、文件大小和修改时间。

2.2 实现代码

2.2.1 包含头文件

#include <stdio.h>
#include <dirent.h>
#include <sys/stat.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>

2.2.2 定义函数

void print_file_info(const char *path) {struct stat statbuf;if (lstat(path, &statbuf) == -1) {perror("lstat");return;}// 获取文件类型printf("%c ", (statbuf.st_mode & S_IFMT) == S_IFDIR ? 'd' : '-');// 获取文件大小printf("%ld ", statbuf.st_size);// 获取修改时间struct tm *tm = localtime(&statbuf.st_mtime);printf("%02d/%02d/%02d %02d:%02d ", tm->tm_mon + 1, tm->tm_mday, tm->tm_year % 100, tm->tm_hour, tm->tm_min);// 获取文件名printf("%s\n", path);
}void ls(const char *dir_path) {DIR *dir = opendir(dir_path);if (dir == NULL) {perror("opendir");return;}struct dirent *entry;while ((entry = readdir(dir)) != NULL) {if (entry->d_name[0] == '.') {continue; // 跳过隐藏文件}char path[1024];snprintf(path, sizeof(path), "%s/%s", dir_path, entry->d_name);print_file_info(path);}if (closedir(dir) == -1) {perror("closedir");return;}
}

2.2.3 主函数

int main(int argc, char *argv[]) {if (argc != 2) {printf("Usage: %s <directory>\n", argv[0]);return EXIT_FAILURE;}const char *dir_path = argv[1];ls(dir_path);return EXIT_SUCCESS;
}

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3. 使用CMake编译

3.1 创建CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project(custom_ls)set(CMAKE_C_STANDARD 11)add_executable(ls_main main.c)
target_link_libraries(ls_main pthread)

3.2 编译步骤

mkdir build
cd build
cmake ..
make

3.3 运行

./ls_main /path/to/directory

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4. 总结

本文详细介绍了Linux系统中的opendir、closedir和readdir函数，并通过一个自定义的ls工具案例展示了它们的实际应用。通过本文的学习，读者可以掌握基本的目录操作方法，并能够在此基础上进行更复杂的系统编程开发。