Linux模塊
一、為什么要使用模塊
? ? ? 由于linux使用的是整體結(jié)構(gòu)，不是模塊化的結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的操作系統(tǒng)可擴(kuò)展性差。linux為了擴(kuò)展系統(tǒng)，使用了模塊的技術(shù)，模塊能夠從系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)裝入和卸載，這樣使得linux也具有很好的可擴(kuò)展性。
?
二、linux中哪些代碼作為模塊實(shí)現(xiàn)，哪些直接編譯進(jìn)內(nèi)核？
? ? ? 當(dāng)然我們是盡量把代碼編譯成模塊，這樣就可以根據(jù)需要進(jìn)行鏈接，內(nèi)核的代碼量也會少很多。幾乎所有的高層組件—文件系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、可執(zhí)行格式、網(wǎng)絡(luò)層等等—都可以作為模塊進(jìn)行編譯。
? ? ? 然而有些代碼確必須直接編譯進(jìn)內(nèi)核。這些代碼通常是對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或者函數(shù)進(jìn)行修改。如內(nèi)核中已經(jīng)定義好了的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如果要改變這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，那么只有從新編譯內(nèi)核了。
?
三、管理模塊
? ? ?內(nèi)核主要完成管理模塊的兩個(gè)任務(wù)。第一個(gè)任務(wù)是確保內(nèi)核的其它部分可以訪問該模塊的全局符號，模塊還必須知道全局符號在內(nèi)核及其它模塊中的地址。因此，在鏈接模塊時(shí)，一定要解決模塊間的引用關(guān)系。第二個(gè)任務(wù)是記錄模塊的使用情況，以便再其它模塊或者內(nèi)核的其它部分正在使用這個(gè)模塊時(shí)，不能卸載這個(gè)模塊。
?
四、模塊使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
? ? ? 每個(gè)模塊都用一個(gè)module描述符描述，并且鏈接到一個(gè)以modules變量為鏈表頭的雙向循環(huán)鏈表中。
module描述符:
struct
module
{
enum
module_state state;
//
模塊內(nèi)部狀態(tài)
struct
list_head list;
//
用于鏈接到鏈表中
char
name[MODULE_NAME_LEN];
//
模塊名字
struct
module_kobject mkobj;
//
用于Sysfs的kobject
struct
module_param_attrs *param_attrs;
//
指向模塊參數(shù)描述符
const
struct
kernel_symbol *syms;
//
指向?qū)С龇枖?shù)組的指針
unsigned
int
num_syms;
//
導(dǎo)出符號數(shù)
const
unsigned
long
*crcs;
//
指向?qū)С龇朇RC值數(shù)組指針
const
struct
kernel_symbol *gpl_syms;
//
GPL格式導(dǎo)出符號
unsigned
int
num_gpl_syms;
const
unsigned
long
*
gpl_crcs;
unsigned
int
num_exentries;
//
模塊異常表項(xiàng)數(shù)
const
struct
exception_table_entry *extable;
//
指向模塊異常表的指針
int
(*init)(
void
);
//
模塊初始化方法
void
*module_init;
//
用于模塊初始化的動(dòng)態(tài)內(nèi)存區(qū)指針
void
*module_core;
//
用于模塊核心函數(shù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)內(nèi)存區(qū)指針
unsigned
long
init_size, core_size;
//
模塊初始化動(dòng)態(tài)內(nèi)存區(qū)大小，模塊核心函數(shù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)內(nèi)存區(qū)大小
unsigned
long
init_text_size, core_text_size;
//
模塊初始化的可執(zhí)行代碼大小，模塊核心可執(zhí)行代碼的大小，只在連接模塊時(shí)使用
struct
mod_arch_specific arch;
int
unsafe
;
int
license_gplok;
#ifdef CONFIG_MODULE_UNLOAD
struct
module_ref
ref
[NR_CPUS];
//
每cpu使用計(jì)數(shù)器變量
/*
What modules depend on me?
*/
struct
list_head modules_which_use_me;
//
依賴于該模塊的模塊鏈表
struct
task_struct *waiter;
//
正在等待模塊被卸載的進(jìn)程，即卸載模塊的進(jìn)程
void
(*exit)(
void
);
//
模塊退出的方法
#endif
#ifdef CONFIG_KALLSYMS
Elf_Sym
*symtab;
//
proc/kallsysms文件中所列模塊ELF符號數(shù)組指針
unsigned
long
num_symtab;
char
*strtab;
//
proc/kallsysms文件中所列模塊ELF符號的字符串表
struct
module_sect_attrs *sect_attrs;
//
模塊分節(jié)屬性描述符數(shù)組指針
#endif
void
*
percpu;
char
*args;
//
模塊連接時(shí)使用的命令行參數(shù)
};
? ? ? module數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要描述了模塊導(dǎo)出符號，模塊使用的動(dòng)態(tài)內(nèi)存，模塊的加載和釋放函數(shù)，模塊的引用等。
? ? ? 當(dāng)裝載一個(gè)模塊到內(nèi)核中時(shí)，必須用合適的地址替換在模塊對象代碼中引用的所有全局內(nèi)核符號。這主要由insmod程序來完成。內(nèi)核使用一些專門的內(nèi)核符號表，用于保存模塊訪問的符號和相應(yīng)的地址。它們在內(nèi)核代碼分三節(jié)：__kstrtab節(jié)（保存符號名）、__ksymtab節(jié)（所有模塊可使用的符號地址）和__ksymtab_gpl節(jié)（GPL兼容許可證下發(fā)布的模塊可以使用的符號地址）。
? ? ? 已經(jīng)裝載到內(nèi)核中的模塊也可以導(dǎo)出自己的符號，這樣其它模塊就可以訪問這些符號。模塊符號部分表保存在模塊代碼段__ksymtab、__ksymtab_gpl和__kstrtab部分中。可以使用宏EXPOPT_SYMBOL和EXPORT_SYMPOL_GPL來導(dǎo)出符號。當(dāng)模塊裝載進(jìn)內(nèi)核時(shí)，模塊的導(dǎo)出符號被拷貝到兩個(gè)內(nèi)存數(shù)組中，而數(shù)組的地址保存在module描述符的syms和gpl_syms字段中。
? ? ? 一個(gè)模塊可以引用另一個(gè)模塊所導(dǎo)出的符號。module描述符中有個(gè)字段modules_which_use_me，它是一個(gè)依賴鏈表的頭部，該鏈表保存了使用該模塊的所有其他模塊。鏈表中每個(gè)元素都是一個(gè)module_use描述符，該描述符保存指向鏈表中相鄰元素的指針以及一個(gè)指向相應(yīng)模塊對象的指針。只有依賴鏈表不為空，就不能卸載該模塊。
?
五、模塊的裝載
? ? ? 模塊的裝載主要通過sys_init_module服務(wù)例程來實(shí)現(xiàn)的，是由insmod外部程序通過系統(tǒng)調(diào)用來調(diào)用該函數(shù)。下面我們來分析sys_init_module函數(shù)：
asmlinkage
long
sys_init_module(
void
__user *
umod,
unsigned
long
len,
const
char
__user *
uargs)
{
struct
module *
mod;
int
ret =
0
;
…
mod
=
load_module(umod, len, uargs);
…
if
(mod->init !=
NULL)
ret
= mod->init();
//
調(diào)用模塊初始化函數(shù)初始化模塊
…
mod
->state =
MODULE_STATE_LIVE;
module_free(mod, mod
->module_init);
//
釋放初始化使用的內(nèi)存
mod->module_init =
NULL;
mod
->init_size =
0
;
mod
->init_text_size =
0
;
…
}
? ? ? 這個(gè)函數(shù)主要是調(diào)用load_module函數(shù)加載模塊代碼到內(nèi)存中，并初始化該模塊對象mod；調(diào)用初始化模塊函數(shù)初始化模塊，釋放模塊中的初始化代碼動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間。其中傳遞的參數(shù)umod是insmod程序在用戶態(tài)時(shí)將模塊文件拷貝到內(nèi)存中的起始地址，len是模塊文件的大小，uargs是調(diào)用命令insmod時(shí)的命令行參數(shù)。
? ? ? 加載模塊的工作其實(shí)主要還是由函數(shù)load_module來完成，這個(gè)函數(shù)完成了將模塊文件從用戶空間加載到臨時(shí)內(nèi)核空間，對模塊文件進(jìn)行合法性檢查，并抽取出模塊文件中的核心函數(shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)到內(nèi)核的另一個(gè)動(dòng)態(tài)內(nèi)存區(qū)，并重定位模塊中的符號，初始化module對象，將mod對象加入到sysfs文件系統(tǒng)中。
static
struct
module *load_module(
void
__user *
umod,
unsigned
long
len,
const
char
__user *
uargs)
{
Elf_Ehdr
*
hdr;
Elf_Shdr
*
sechdrs;
char
*secstrings, *args, *modmagic, *strtab =
NULL;
unsigned
int
i, symindex =
0
, strindex =
0
, setupindex, exindex,
exportindex, modindex, obsparmindex, infoindex, gplindex,
crcindex, gplcrcindex, versindex, pcpuindex;
long
arglen;
struct
module *
mod;
long
err =
0
;
void
*percpu = NULL, *ptr = NULL;
/*
Stops spurious gcc warning
*/
struct
exception_table_entry *
extable;
…
if
(len >
64
*
1024
*
1024
|| (hdr = vmalloc(len)) == NULL)
//
超過64MB,或者分配內(nèi)存失敗，否則分配一個(gè)臨時(shí)的內(nèi)核空間來存放內(nèi)核模塊
return
ERR_PTR(-
ENOMEM);
if
(copy_from_user(hdr, umod, len) !=
0
) {
//
用空間將模塊目標(biāo)代碼拷貝到內(nèi)核
err = -
EFAULT;
goto
free_hdr;
}
…
//
省略的代碼為檢查模塊的合法性
sechdrs = (
void
*)hdr + hdr->e_shoff;
//
節(jié)的頭表
secstrings = (
void
*)hdr + sechdrs[hdr->e_shstrndx].sh_offset;
//
節(jié)點(diǎn)頭字符串表
sechdrs[
0
].sh_addr =
0
;
for
(i =
1
; i < hdr->e_shnum; i++
) {
if
(sechdrs[i].sh_type != SHT_NOBITS
//
SHT_NOBITS表示該節(jié)點(diǎn)在文件中無內(nèi)容
&& len < sechdrs[i].sh_offset +
sechdrs[i].sh_size)
goto
truncated;
/*
Mark all sections sh_addr with their address in the
temporary image.
*/
sechdrs[i].sh_addr
= (size_t)hdr + sechdrs[i].sh_offset;
//
把每個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址設(shè)置為在內(nèi)存中對應(yīng)的地址
if
(sechdrs[i].sh_type == SHT_SYMTAB) {
//
節(jié)點(diǎn)為符號表
symindex =
i;
strindex
= sechdrs[i].sh_link;
//
字符串表在節(jié)點(diǎn)頭表中的索引
strtab = (
char
*)hdr + sechdrs[strindex].sh_offset;
//
字符串表
}
#ifndef CONFIG_MODULE_UNLOAD
//
沒有定義模塊卸載
/*
Don't load .exit sections
*/
//
不將.exit節(jié)加載到內(nèi)存
if
(strncmp(secstrings+sechdrs[i].sh_name,
"
.exit
"
,
5
) ==
0
)
sechdrs[i].sh_flags
&= ~(unsigned
long
)SHF_ALLOC;
#endif
}
modindex
= find_sec(hdr, sechdrs, secstrings,
"
.gnu.linkonce.this_module
"
);
//
.gnu.linkonce.this_module在節(jié)點(diǎn)頭表中的索引
…
mod
= (
void
*
)sechdrs[modindex].sh_addr;
…
//
省略代碼處理參數(shù)和處理每cpu變量
mod->state =
MODULE_STATE_COMING;
layout_sections(mod, hdr, sechdrs, secstrings);
//
節(jié)的從新布局，合并所有帶有SHF_ALLOC標(biāo)記的節(jié)，并計(jì)算每個(gè)節(jié)的大小和偏移量，包括計(jì)算初始化代碼和核心代碼的空間大小
ptr = module_alloc(mod->core_size);
//
為模塊代碼分配動(dòng)態(tài)內(nèi)存
…
memset(ptr,
0
, mod->
core_size);
mod
->module_core =
ptr;
ptr
= module_alloc(mod->init_size);
//
為模塊初始化代碼分配動(dòng)態(tài)內(nèi)存
…
memset(ptr,
0
, mod->
init_size);
mod
->module_init =
ptr;
…
for
(i =
0
; i < hdr->e_shnum; i++) {
//
將臨時(shí)內(nèi)核模塊的數(shù)據(jù)拷貝到新的動(dòng)態(tài)內(nèi)存中
void
*
dest;
if
(!(sechdrs[i].sh_flags &
SHF_ALLOC))
continue
;
if
(sechdrs[i].sh_entsize &
INIT_OFFSET_MASK)
dest
= mod->
module_init
+ (sechdrs[i].sh_entsize & ~
INIT_OFFSET_MASK);
else
dest
= mod->module_core +
sechdrs[i].sh_entsize;
if
(sechdrs[i].sh_type !=
SHT_NOBITS)
memcpy(dest, (
void
*
)sechdrs[i].sh_addr,
sechdrs[i].sh_size);
sechdrs[i].sh_addr
= (unsigned
long
)dest;
//
更新節(jié)在內(nèi)存中的地址
DEBUGP(
"
\t0x%lx %s\n
"
, sechdrs[i].sh_addr, secstrings +
sechdrs[i].sh_name);
}
mod
= (
void
*)sechdrs[modindex].sh_addr;
//
mod指向新內(nèi)存
module_unload_init(mod);
//
初始化mod的卸載字段
//
修正符號表中的地址值
err =
simplify_symbols(sechdrs, symindex, strtab, versindex, pcpuindex,
mod);
…
for
(i =
1
; i < hdr->e_shnum; i++) {
//
重定位各個(gè)節(jié)中的符號
const
char
*strtab = (
char
*
)sechdrs[strindex].sh_addr;
unsigned
int
info =
sechdrs[i].sh_info;
if
(info >= hdr->
e_shnum)
continue
;
if
(!(sechdrs[info].sh_flags &
SHF_ALLOC))
continue
;
if
(sechdrs[i].sh_type == SHT_REL)
//
當(dāng)前節(jié)是重定位節(jié)
err =
apply_relocate(sechdrs, strtab, symindex, i,mod);
if
(err <
0
)
goto
cleanup;
}
…
vfree(hdr);
//
釋放臨時(shí)分配的內(nèi)核空間
…
}
? ? ? 代碼中的simplify_symbols主要就是查找內(nèi)核符號表，將模塊符號表中未決的符號修改為內(nèi)核符號表中對應(yīng)的符號的值，即符號對應(yīng)的線性地址。apply_relocate函數(shù)主要就是通過模塊中重定位節(jié)的信息將模塊中需要重定位的符號地址重新定位。
?
六、模塊的卸載
? ? ? 模塊卸載主要完成對模塊是否可以卸載，先是檢查用戶是否有這個(gè)權(quán)限，如果沒有權(quán)限是不能卸載模塊的。如果有其它模塊在引用該模塊，也不能卸載該模塊，根據(jù)用戶給的模塊名到模塊鏈表中查找模塊，如果引用模塊的計(jì)數(shù)不為0，則阻塞當(dāng)前進(jìn)程，否則將模塊從modules鏈中刪除；如果模塊自定義了exit函數(shù)，則執(zhí)行該函數(shù)，將模塊從文件系統(tǒng)sysfs注銷，釋放模塊占用的內(nèi)存區(qū)。
asmlinkage
long
sys_delete_module(
const
char
__user *name_user, unsigned
int
flags)
{
struct
module *
mod;
char
name[MODULE_NAME_LEN];
int
ret, forced =
0
;
if
(!
capable(CAP_SYS_MODULE))
return
-
EPERM;
if
(strncpy_from_user(name, name_user, MODULE_NAME_LEN-
1
) <
0
)
return
-
EFAULT;
name[MODULE_NAME_LEN
-
1
] =
'
\0
'
;
mod
= find_module(name);
//
查找模塊
if
(!list_empty(&mod->modules_which_use_me)) {
//
查看是否有其它模塊使用當(dāng)前模塊
ret = -
EWOULDBLOCK;
goto
out
;
}
if
(mod->state != MODULE_STATE_LIVE) {
//
判斷模塊是否是正常運(yùn)行的
/*
FIXME: if (force), slam module count and wake up
waiter --RR
*/
DEBUGP(
"
%s already dying\n
"
, mod->
name);
ret
= -
EBUSY;
goto
out
;
}
if
((mod->init != NULL && mod->exit == NULL)
//
如果模塊有init卻沒有exit，則不能卸載模塊
|| mod->
unsafe
) {
forced
=
try_force(flags);
if
(!
forced) {
ret
= -
EBUSY;
goto
out
;
}
}
mod
->waiter = current;
//
卸載該模塊的進(jìn)程
ret = try_stop_module(mod, flags, &
forced);
if
(!forced && module_refcount(mod) !=
0
)
//
等待模塊引用計(jì)數(shù)為0
wait_for_zero_refcount(mod);
if
(mod->exit != NULL) {
//
調(diào)用該模塊定義的exit函數(shù)
up(&
module_mutex);
mod
->
exit();
down(
&
module_mutex);
}
free_module(mod);
//
將模塊從sysfs注銷和釋放模塊占用的內(nèi)存
…
}
在Linux下和Windows下遍歷目錄的方法及如何達(dá)成一致性操作
最近因?yàn)闇y試目的需要遍歷一個(gè)目錄下面的所有文件進(jìn)行操作，主要是讀每個(gè)文件的內(nèi)容，只要知道文件名就OK了。在Java中直接用File類就可以搞定，因?yàn)镴ava中使用了組合模式，使得客戶端對單個(gè)文件和文件夾的使用具有一致性，非常方便。但在C中就不一樣了，而且在不同的平臺下使用方法也不同。在Linux下實(shí)現(xiàn)該功能就非常方便，因?yàn)樽詭в蠥PI庫，幾個(gè)函數(shù)用起來得心應(yīng)手（雖然有些小問題，后面說），在Windows下實(shí)現(xiàn)就不是那么方便，雖然也有自己的API，但用法有些晦澀難懂，因?yàn)闆]有封裝起來，需要自己一步一步進(jìn)行操作，因?yàn)橛玫氖荳indows API庫函數(shù)所以如果對Windows編程不熟悉的話，照搬網(wǎng)上的代碼錯(cuò)了也不易調(diào)試。為此，我把這些操作都封裝成類似Linux下的庫函數(shù)，一方面簡化透明了操作，另一方面（也許更重要）就是移植性，這樣將包含該功能的程序從Windows上移植到Linux下就無需改動(dòng)代碼了（刪掉實(shí)現(xiàn)封裝的文件，因?yàn)長inux下自帶了），當(dāng)然從Linux下移植到Windows下同樣方便（增加實(shí)現(xiàn)封裝的文件即可），這就是所謂的OCP原則吧（開放封閉原則，具體見： 程序員該有的藝術(shù)氣質(zhì)—SOLID原則 ）。好了，首先看下Linux下是如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能的。
一、Linux下遍歷目錄的方法
?Linux下實(shí)現(xiàn)目錄操作的API函數(shù)都在頭文件dirent.h中，截取部分該文件內(nèi)容如下：
/*
* structure describing an open directory.
*/
typedef
struct
_dirdesc {
int
dd_fd;
/*
* file descriptor associated with directory
*/
long
dd_loc;
/*
* offset in current buffer
*/
long
dd_size;
/*
* amount of data returned by getdirentries
*/
char
*dd_buf;
/*
* data buffer
*/
int
dd_len;
/*
* size of data buffer
*/
long
dd_seek;
/*
* magic cookie returned by getdirentries
*/
long
dd_rewind;
/*
* magic cookie for rewinding
*/
int
dd_flags;
/*
* flags for readdir
*/
struct
pthread_mutex *dd_lock;
/*
* lock
*/
struct
_telldir *dd_td;
/*
* telldir position recording
*/
} DIR;
typedef
void
*
DIR;
DIR
*opendir(
const
char
*
);
DIR
*fdopendir(
int
);
struct
dirent *
readdir(DIR
*
);
void?? ? seekdir(DIR *, long);
long?? ? telldir(DIR *);
void
rewinddir(DIR *
);
int
closedir(DIR *);
struct
dirent
{
long
d_ino;
/*
inode number
*/
off_t d_off;
/*
offset to this dirent
*/
unsigned
short
d_reclen;
/*
length of this d_name
*/
unsigned
char
d_type;
/*
the type of d_name
*/
char
d_name[
1
];
/*
file name (null-terminated)
*/
};
關(guān)鍵部分就是 DIR 這個(gè)結(jié)構(gòu)體的定義，包括文件描述符、緩沖區(qū)偏移、大小、緩沖區(qū)內(nèi)容等，下面定義的就是具體的目錄操作函數(shù)了，有打開目錄、讀目錄、重置讀取位置、關(guān)閉目錄等，這里我所需要的就是打開、讀和關(guān)閉這三個(gè)最基本的目錄操作，下面是使用例子：
#include <stdio.h>
#include
<stdlib.h>
#include
<
string
.h>
#include
<dirent.h>
#define
MAX_LEN 65535
int
main(
void
)
{
DIR
*
dir;
struct
dirent *
ptr;
char
*
flow[MAX_LEN];
int
num =
0
, i =
0
;
if
((dir=opendir(
".
/data
"
)) ==
NULL)
{
perror(
"
Open dir error...
"
);
exit(
1
);
}
//
readdir() return next enter point of directory dir
while
((ptr=readdir(dir)) !=
NULL)
{
flow[num
++] = ptr->
d_name;
//
printf("%s\n", flow[num - 1]);
}
for
(i =
0
; i < num; i++
)
{
printf(
"
%s\n
"
, flow[i]);
}
closedir(dir);
}
運(yùn)行結(jié)果如下：
?
一看這結(jié)果就不對，輸出的都是同一個(gè)文件名（最后一個(gè)文件的文件名）， 哪里出了問題呢？將代碼中 // ?printf("%s\n", flow[num - 1]); 這行注釋去掉再運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)注釋處輸出的是正確的，兩者都是輸出的flow數(shù)組元素怎么結(jié)果不一樣呢？經(jīng)過調(diào)試發(fā)現(xiàn)是 flow[num ++] = ptr-> d_name; 這句代碼的問題，因?yàn)檫@是引用拷貝（地址拷貝），所有的flow元素全部指向同一個(gè)對象ptr-> d_name ，雖然ptr-> d_name 對象每次的內(nèi)容不同（也就是前面正確輸出的原因），但所有內(nèi)容都共享一個(gè)地址，用一個(gè)簡單的圖說明就是：
當(dāng)然這個(gè)問題也比較好解決，也是比較常見的問題，用字符串拷貝或內(nèi)存拷貝就行了，給flow每個(gè)元素重新申請一塊內(nèi)存。
#include <stdio.h>
#include
<stdlib.h>
#include
<
string
.h>
#include
<dirent.h>
#define
MAX_LEN 65535
int
main(
void
)
{
DIR
*
dir;
struct
dirent *
ptr;
char
*
flow[MAX_LEN];
int
num =
0
, i =
0
;
if
((dir=opendir(
"
./data
"
)) ==
NULL)
{
perror(
"
Open dir error...
"
);
exit(
1
);
}
//
readdir() return next enter point of directory dir
while
((ptr=readdir(dir)) !=
NULL)
{
flow[num]
= (
char
*)malloc(
sizeof
(
char
));
strcpy(flow[num], ptr
->
d_name);
num
++
;
}
for
(i =
0
; i < num; i++
)
{
printf(
"
%s\n
"
, flow[i]);
}
closedir(dir);
}
?最終結(jié)果就正確了。
二、Windows下遍歷目錄的方法
?在Windows下就比較麻煩了，所要用到的函數(shù)都在windows.h中，Windows編程本來就比較繁瑣，下面就不一一介紹所用到的函數(shù)了，直接給出封裝的過程。
1. 首先模擬Linux下自帶的頭文件dirent.h
不同的是DIR中去掉了一些不需要的屬性，及只定義了三個(gè)我所需要的操作（按需定義）。
// dirent.h
#ifndef _SYS_DIRENT_H
#define
_SYS_DIRENT_H
typedef
struct
_dirdesc {
int
dd_fd; /
*
* file descriptor associated with directory
*/
long
dd_loc;
/*
* offset in current buffer
*/
long
dd_size;
/*
* amount of data returned by getdirentries
*/
char
*dd_buf;
/*
* data buffer
*/
int
dd_len;
/*
* size of data buffer
*/
long
dd_seek;
/*
* magic cookie returned by getdirentries
*/
} DIR;
# define __dirfd(dp) ((dp)
->
dd_fd)
DIR
*opendir (
const
char
*
);
struct
dirent *readdir (DIR *
);
void
rewinddir (DIR *
);
int
closedir (DIR *
);
#include
<sys/types.h>
struct
dirent
{
long
d_ino;
/*
inode number
*/
off_t d_off;
/*
offset to this dirent
*/
unsigned
short
d_reclen;
/*
length of this d_name
*/
unsigned
char
d_type;
/*
the type of d_name
*/
char
d_name[
1
];
/*
file name (null-terminated)
*/
};
#endif
?
2. 三個(gè)目錄操作函數(shù)的實(shí)現(xiàn)
當(dāng)然這是最關(guān)鍵的部分，我不知道Linux下是怎么實(shí)現(xiàn)的（找了下沒找到），Windows下實(shí)現(xiàn)如下，主要是FindFirstFile()和FindNextFile()這兩個(gè)Windows函數(shù)，對Windows編程不精，也不好解釋什么，需要搞明白為啥這樣實(shí)現(xiàn)請上網(wǎng)搜或MSDN。
// dirent.c
#include <stdio.h>
#include
<windows.h>
#include
"
dirent.h
"
static
HANDLE hFind;
DIR
*opendir(
const
char
*
name)
{
DIR
*
dir;
WIN32_FIND_DATA FindData;
char
namebuf[
512
];
sprintf(namebuf,
"
%s\\*.*
"
,name);
hFind
= FindFirstFile(namebuf, &
FindData );
if
(hFind ==
INVALID_HANDLE_VALUE)
{
printf(
"
FindFirstFile failed (%d)\n
"
, GetLastError());
return
0
;
}
dir
= (DIR *)malloc(
sizeof
(DIR));
if
(!
dir)
{
printf(
"
DIR memory allocate fail\n
"
);
return
0
;
}
memset(dir,
0
,
sizeof
(DIR));
dir
->dd_fd =
0
;
//
simulate return
return
dir;
}
struct
dirent *readdir(DIR *
d)
{
int
i;
static
struct
dirent dirent;
BOOL bf;
WIN32_FIND_DATA FileData;
if
(!
d)
{
return
0
;
}
bf
= FindNextFile(hFind,&
FileData);
//
fail or end
if
(!
bf)
{
return
0
;
}
for
(i =
0
; i <
256
; i++
)
{
dirent.d_name[i]
=
FileData.cFileName[i];
if
(FileData.cFileName[i] ==
'
\0
'
)
break
;
}
dirent.d_reclen
=
i;
dirent.d_reclen
=
FileData.nFileSizeLow;
//
check there is file or directory
if
(FileData.dwFileAttributes &
FILE_ATTRIBUTE_DIRECTORY)
{
dirent.d_type
=
2
;
}
else
{
dirent.d_type
=
1
;
}
return
(&
dirent);
}
int
closedir(DIR *
d)
{
if
(!d)
return
-
1
;
hFind
=
0
;
free(d);
return
0
;
}
?
3. 使用方法
與Linux下使用一模一樣，不需要改動(dòng)一句代碼就可應(yīng)用，但卻發(fā)現(xiàn)了與Linux下自帶實(shí)現(xiàn)同樣的問題，即也是引用拷貝，如下。
?因?yàn)檫@是我們自己實(shí)現(xiàn)的代碼，所以字符串拷貝不是最佳解決方案，修改原實(shí)現(xiàn)代碼才是最好的方法，當(dāng)然如果是為了可移植性，就不需要改動(dòng)了，就用字符串拷貝這樣代碼到Linux下就不需要改動(dòng)了。下面看如何修改原實(shí)現(xiàn)解決：
a. 首先定位問題，可以很明顯的知道是readdir這個(gè)函數(shù)的問題；
b. 然后找出問題根源，通過前面的分析可知問題的根源在于每次ptr->d_name使用的是同一內(nèi)存地址，即ptr地址不變，而ptr是readdir返回的struct dirent指針，所以問題的根源在于readdir返回的dirent結(jié)構(gòu)體地址問題，從上面代碼中可以看到static struct dirent dirent; 這句代碼，其中dirent的地址就是返回的地址，注意到dirent被定義為static，大家都知道C中static聲明的變量調(diào)用一次后地址就不變了，存在靜態(tài)存儲區(qū)，也就是每次readdir返回的地址都是不變的，但指向的內(nèi)容每次都被覆寫，這就是問題所在；
c. 最后解決問題，知道問題根源后，問題就比較容易解決了，就是每次給dirent重新申請內(nèi)存，看如下我的做法，注意我這里不能簡單的 struct dirent *dirent = (struct dirent *)malloc(sizeof(struct dirent) )就結(jié)束了，看前面dirent結(jié)構(gòu)體定義中char d_name[1];這里我只給d_name一個(gè)內(nèi)存空間，顯然不夠，所以也要給它申請內(nèi)存，我這里是按需申請內(nèi)存，如果定義為char d_name[256];這樣的就不需要了（一般文件名不是太長吧）。
struct
dirent *readdir(DIR *
d)
{
int
i;
BOOL bf;
WIN32_FIND_DATA FileData;
if
(!
d)
{
return
0
;
}
bf
=FindNextFile(hFind,&
FileData);
//
fail or end
if
(!
bf)
{
return
0
;
}
struct
dirent *dirent = (
struct
dirent *)malloc(
sizeof
(
struct
dirent)+
sizeof
(FileData.cFileName));
for
(i =
0
; i <
256
; i++
)
{
dirent
->d_name[i] =
FileData.cFileName[i];
if
(FileData.cFileName[i] ==
'
\0
'
)
break
;
}
dirent
->d_reclen =
i;
dirent
->d_reclen =
FileData.nFileSizeLow;
//
check there is file or directory
if
(FileData.dwFileAttributes &
FILE_ATTRIBUTE_DIRECTORY)
{
dirent
->d_type =
2
;
}
else
{
dirent
->d_type =
1
;
}
return
dirent;
}
?最終Windows運(yùn)行結(jié)果如下：
PS：不知道這里大家有沒有注意一個(gè)很小的細(xì)節(jié)，就是輸出的不同（用的是一個(gè)相同的目錄結(jié)構(gòu)），Linux下輸出了當(dāng)前目錄.和上層目錄..而Windows下只輸出了上層目錄..，當(dāng)然這沒關(guān)系，因?yàn)槲乙闹皇窍旅娴奈募纯伞K，終于完成了，中間找bug花了不少時(shí)間，嘿嘿~~~
?
參考資料：
http://blog.csdn.net/lindabell/article/details/8181866
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