“操作系统实验”实验报告 C 语言实现 Linux pwd 命令南通大学信息科学技术学院实验名称：C语言实现Linux pwd命令实验日期：2020年6月22日班级：物联网182姓名：方世龙学号：1813061060 1、实验相关知识阐述： pwd 的命令用处是，输出当前工作目录的绝对路径；基本用法，可以不带任何参数直接执行 pwd pwd copy Linux 中，一个文件(包括目录)的文件名，及文件名与 inode 的对应关系，都是由包含该文件的目录所描述的。 2、实验原理的预习情况：在 Linux 中的文件系统中，文件 = N(N>=1)个 inode + M(M>=1)个数据块。数据块，存放文件的内容数据，数据块的数目根据文件内容的大小而定。 inode 称为信息节点、索引节点、i 节点。其作用有二： 1、存储跟文件相关的属性信息，如修改时间、所有者、文件类型和文件长度，注意这些信息里并没有文件名；2、存储指向文件内容数据块的指针信息。 copy 在一个文件系统中，一个 inode 代表一个文件，并使用一个整数值来标志该 inode，称为 inode-number，该值对于一个文件系统而言是唯一的，即通过该值可以找到其对应的 inode。一般情况下，一个文件只有一个 inode 信息用来描述它。综上所述，假设 Linux 系统中有一个文件 a，则该文件在文件系统层面上，可以抽象表示为下图(超级块描述文件系统本身的信息)： ![image.png](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1386425-20200625-1593053052129) 3、实验注意事项：本课程适合有 C 语言基础的同学学习，所以在做这个实验之前需要具备一些C语言基础的知识。二、实验报告 1、实验目的与要求：本课程通过实现 Linux pwd 命令，以理解 Linux 文件系统的基本概念及内部实现，并熟悉linux系统与文件系统相关的系统调用接口。学习内容： Linux pwd 命令的使用 Linux 文件系统中文件及目录的实现方式 Linux 文件及目录系统调用接口的使用 2、实验仪器或材料：本操作系统实验的硬件环境是 IA-32（x86）架构的 PC 机（在实验楼的环境中就是右侧的窗口），主要软件环境是 Bochs + gcc + 你最喜欢的编辑器 / IDE + 你最喜欢的操作系统 + Linux 0.11 源代码。实验环境：Xfce 终端、GCC、Gedit 3、实验原理：通过特殊的文件名“.”获取当前目录的 inode-number (假设当前目录为 a)；通过特殊的文件名“..”获取当前目录的父级目录的 inode-number；判断当前目录和上级目录的 inode-number 是否一样如果两个 inode-number 一样说明到达根目录，输出完整路径，退出程序；如果两个 inode-number 不一样，切换至父级目录，根据步骤 1 获取的 inode-number，在父级目录中搜索对应的文件名并记录下来，然后重新回到步骤 1。 4、实验过程及数据记录： 1.准备运行环境打开 Xfce 终端，进入 Code 目录，创建 DemoDir 目录树： ![image.png](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1386425-20200625-1593053072405) 2.一个简单的版本编写源程序 mypwd1.c： /* * 文件名： mypwd1.c * 描述：通过系统函数getcwd实现pwd命令 */ #include #include #include int main(void) { char buf[1024]; char *cwd =getcwd(buf, sizeof(buf)); if (NULL == cwd) { perror("Get current working directory fail.\n"); exit(-1); } else { printf("Current working directory is : %s\n", cwd); } return 0; } copy ![image.png](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1386425-20200625-1593053094219) 3.Linux中的文件编写源程序 filestat.c： /* * 文件名：filestat.c * 描述：打印指定文件名的inode信息 */ #include #include #include #include #include #include struct stat file_stat; void print_file_stat(struct stat *fs) { printf(">>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>\n"); printf("inode: \t\t\t\t%ld\n", fs->st_ino); printf("protection: \t\t\t%o\n", fs->st_mode); printf("number of hard links: \t\t%lu\n", fs->st_nlink); printf("user ID of owner: \t\t%d\n", fs->st_uid); printf("group ID of owner: \t\t%d\n", fs->st_gid); printf("file size in bytes: \t\t%ld\n", fs->st_size); printf("time of last access: \t\t%s", ctime(&fs->st_atime)); printf("time of last modification: \t%s", ctime(&fs->st_mtime)); printf("time of last change: \t\t%s", ctime(&fs->st_ctime)); } int main(int argc, char* argv[]) { if (2 != argc) { fprintf(stderr, "Usage: %s filename...\n", argv[0]); exit(-1); } if (0 != stat(argv[1], &file_stat)) { perror("stat"); exit(-1); } print_file_stat(&file_stat); return 0; } copy ![image.png](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1386425-20200625-1593053112700) 4.Linux中的目录编写源程序 directorylist.c： /* * 文件名：directorylist.c * 描述：打印指定目录的内容列表 */ #include #include #include #include int main(int argc, char *argv[]) { if (2 != argc) { fprintf(stderr, "Usage: %s directory...\n", argv[0]); exit(-1); } DIR *dp = NULL; struct dirent *dptr = NULL; if (NULL == (dp = opendir(argv[1]))) { fprintf(stderr, "Can not open Input Directory [%s]\n", argv[1]); exit(-1); } else { printf("Directory [%s] Content List: \n", argv[1]); while (NULL != (dptr = readdir(dp))) { printf("inode-number: %-10ld \t filename: %s\n", dptr->d_ino, dptr->d_name); } closedir(dp); } return 0; } copy ![image.png](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1386425-20200625-1593053131831) 5.实现pwd命令编写源程序 mypwd.c： /* * 文件名：mypwd.c * 描述：实现简单的pwd命令 */ #include #include #include #include #include #include #include /*根据文件名获取文件inode-number*/ ino_t get_ino_byname(char *filename) { struct stat file_stat; if (0 != stat(filename, &file_stat)) { perror("stat"); exit(-1); } return file_stat.st_ino; } /*根据inode-number ，在当前目录中查找对应的文件名*/ char* find_name_byino(ino_t ino) { DIR *dp = NULL; struct dirent *dptr = NULL; char *filename = NULL; if (NULL == (dp = opendir("."))) { fprintf(stderr, "Can not open Current Directory\n"); exit(-1); } else { while (NULL != (dptr = readdir(dp))) { if (dptr->d_ino == ino) { filename = strdup(dptr->d_name); break; } } closedir(dp); } return filename; } /*限制最大的目录深度*/ #define MAX_DIR_DEPTH (256) int main(int argc, char *argv[]) { /*记录目录名的栈*/ char *dir_stack[MAX_DIR_DEPTH]; unsigned current_depth = 0; for(;;) { /*1.通过特殊的文件名“.”获取当前目录的inode-number*/ ino_t current_ino = get_ino_byname("."); /*2.通过特殊的文件名“..”获取当前目录的父级目录的inode-number*/ ino_t parent_ino = get_ino_byname(".."); /*3.判断当前目录和上级目录的inode-number是否一样*/ if (current_ino == parent_ino) break; /*4.如果两个inode-number一样说明到达根目录*/ /*5.如果两个inode-number不一样*/ /*切换至父级目录，根据步骤1获取的inode-number，在父级目录中搜索对应的文件名并记录下来, 重新回到步骤1*/ chdir(".."); dir_stack[current_depth++] = find_name_byino(current_ino); if (current_depth>=MAX_DIR_DEPTH) { /*路径名太深*/ fprintf(stderr, "Directory tree is too deep.\n"); exit(-1); } } /*输出完整路径名*/ int i = current_depth-1; for (i = current_depth-1; i>=0; i--) { fprintf(stdout, "/%s", dir_stack[i]); } fprintf(stdout, "%s\n", current_depth==0?"/":""); return 0; } copy ![image.png](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1386425-20200625-1593053152665) 5、实验结果分析： ![image.png](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1386425-20200625-1593053161899) ![image.png](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1386425-20200625-1593053170094) ![image.png](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1386425-20200625-1593053180374) ![image.png](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1386425-20200625-1593053189125) ![image.png](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1386425-20200625-1593053195813) 三、实验总结这个实验整体做下来难度不是很大，只要跟着步骤操作就可以完成。一开始看到实验内容和C语言知识结合在一起，以为会很困难，实际操作下来觉得工作量并不大。只要把文件系统相关概念、C语言基础知识等掌握好，就可以完成此次实验。通过这次实验，我对操作系统中的文件管理有了进一步的理解，同时对Linux中的pwd命令也有了一定的了解，收获不小。