Linux系统编程入门(下)

Makefile

• 文件命名及规则
  
  
  
  

1. app:sub.c add.c mult.c div.c main.c
2.     gcc sub.c add.c mult.c div.c main.c -o app

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• 检查更新
  
  
  
  

1. app:sub.o add.o mult.o div.o main.o
2.     gcc sub.o add.o mult.o div.o main.o -o app
4. sub.o:sub.c
5.     gcc -c sub.c -o sub.o
7. add.o:add.c
8.     gcc -c add.c -o add.o
10. mult.o:mult.c
11.     gcc -c mult.c -o mult.o
13. div.o:div.c
14.     gcc -c div.c -o div.o
15.    
16. main.o:main.c
17.     gcc -c main.c -o main.o

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• 变量
  

1. #定义变量
2. src=sub.o add.o mult.o div.o main.o
3. target=app
4. $(target):$(src)
5.     $(CC) $(src) -o $(target)
6.    
7. sub.o:sub.c
8.     gcc -c sub.c -o sub.o
10. add.o:add.c
11.     gcc -c add.c -o add.o
13. mult.o:mult.c
14.     gcc -c mult.c -o mult.o
16. div.o:div.c
17.     gcc -c div.c -o div.o
18.    
19. main.o:main.c
20.     gcc -c main.c -o main.o

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• 模式匹配
  
  
  
  

1. #定义变量
2. src=sub.o add.o mult.o div.o main.o
3. target=app
4. $(target):$(src)
5. $(CC) $(src) -o $(target)
6. %.o:%.c
7. $(CC) -c $< -o $@

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• wildcard函数
  
  
  
  获取目标目录下的.c文件
  

1. src=$(wildcard ./*.c)

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• patsubst函数
  
  
  
  

在目标文本text里找到符合模式pattern的文本，如果匹配的话使用replacement来替换，返回被替换后的字符串

1. #定义变量
2. src=$(wildcard ./*.c)
3. #src=sub.o add.o mult.o div.o main.o
4. #在src这个文本字符串里将.c后缀，修改为.o后缀
5. objs=$(patsubst %.c, %.o, $(src))
6. target=app
7. $(target):$(objs)
8.     $(CC) $(objs) -o $(target)
9. %.o:%.c
10.     $(CC) -c $< -o $@
11.   

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• clean
  规则定义：在Makefile中添加clean规则用于删除编译生成的中间文件（.o文件），其基本语法为：
  参数说明：-f参数表示强制删除，避免因文件不存在而报错
  clean文件冲突问题： 当目录中存在名为clean的文件时，执行make clean会提示"clean已是最新"而不执行删除操作，
  解决方法是在Makefile中添加.PHONY: clean声明clean为伪目标，伪目标不会生成实际文件，因此不会与同名文件冲突。
  

1. src=$(wildcard ./*.c)
2. objs=$(patsubst %.c, %.o, $(src))
3. target=app
4. $(target):$(objs)
5.     $(CC) $(objs) -o $(target)
6. %.o:%.c
7.     $(CC) -c $< -o $@
9. #定义clean是一个尾目标。表示clean不需要生成文件
10. .PHONY:clean
11. clean:
12.     rm $(objs) -f

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GDB

Linux系统IO函数

IO函数

open

• 打开文件
  

1. /*
2.     #include <sys/types.h>
3.     #include <sys/stat.h>
4.     #include <fcntl.h>
6.     //打开一个已经存在的文件
7.     int open(const char *pathname, int flags);
8.         参数：
9.             - pathname:要打开文件的路径
10.             - flags:对文件的操作权限设置还有其他的设置
11.             O_RDONLY, O_WRONLY, or O_RDWR 这三个只能选一个
12.         返回值：返回一个新的文件描述符，如果调用失败，返回-1
14.     errno: 属于Linux系统函数库，库里面的一个全局变量，记录的是最近的错误号。
16.     #include <stdio.h>
17.     void perror(const char *s);
18.         s参数：用户描述，比如hello，最终输出的内容是  hello:xxx(实际的错误信息)
19.     作用：打印errno对应的错误描述
22.     //创建一个新的文件
23.     int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
24. */

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• 示例
  

1. #include <sys/types.h>
2. #include <sys/stat.h>
3. #include <fcntl.h>
4. #include <stdio.h>
5. #include <unistd.h>
7. int main() {
8.     int fd = open("a.txt", O_RDONLY);
9.     if(fd == -1) {
10.         perror("open");
11.     }
12.    
13.     //关闭
14.     close(fd);
15.     return 0;
16. }

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• 创建新文件
  

1. #include <sys/types.h>
2. #include <sys/stat.h>
3. #include <fcntl.h>
5. int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
6.     参数:
7.         - pathname: 要创建的文件的路径
8.         - flags: 对文件操作的权限和其他的设置
9.             - 必选项: O_RDONLY, O_WRONLY, or O_RDWR 互斥的
10.             - 可选项: O_CREAT 文件不存在，创建新文件
11.             - mode: 八进制的数，表示创建出的新的文件的操作权限，比如： 0775 (0代表八进制，7代表用户权限，7代表用户所在组的权限，5代表其他组的用户权限)
12.             最终的权限是: mode & ~umask
13.                 umask的作用是抹去某些权限
14.                 umask 与 当前用户有关
15.                 ~umask = 0777-umask = 0777-0002 = 0775
16.                 最终的权限是: 0777 & 0775 = 0775

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• 示例
  

1. #include <sys/types.h>
2. #include <sys/stat.h>
3. #include <fcntl.h>
4. #include <stdio.h>
5. #include <unistd.h>
7. int main() {
8.     //创建一个新的文件
9.     int fd = open("create.txt", O_RDWR | O_CREAT, 0777);
10.     if(fd == -1) {
11.         perror("open");
12.     }
13.     //关闭
14.     close(fd);
15.     return 0;
16. }

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close

1. #include <unistd.h>
2. int close(int fd);

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read与write

man 2 read
man 2 write

• read
  

1. #include <unistd.h>
2. ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
3.         参数:
4.             - fd: 文件描述符, open得到的，通过文件描述符来操作某个文件
5.             - buf: 需要读取数据存放的地方，数组的地址（传出参数）
6.             - count: 指定的数组的大小
7.         返回值:
8.             - 成功:
9.                 >0 : 返回实际的读取到的字节数
10.                 =0 : 文件已经读取完了
11.             - 失败:
12.                 -1 : 读取失败并设置errorno

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• write
  

1. #include <unistd.h>
2. ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
3.         参数:
4.             - fd: 文件描述符, open得到的，通过文件描述符来操作某个文件
5.             - buf: 要往磁盘写入的数据
6.             - count: 要写的的数据的实际大小
7.         返回值:
8.             成功：实际写入的字节数
9.             失败: -1， 写入失败并设置errorno

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• 实现拷贝文件
  

1. #include <sys/types.h>
2. #include <sys/stat.h>
3. #include <fcntl.h>
4. #include <stdio.h>
5. #include <unistd.h>
6. int main() {
7.     // 1.通过open, 只读O_RDONLY打开english.txt文件
8.     int srcfd = open("english.txt", O_RDONLY);
9.     if(srcfd == -1) {
10.         perror("open");
11.     }
12.     // 2.创建一个新的文件(拷贝文件)
13.     int destfd = open("cpy.txt", O_WRONLY | O_CREAT, 0664);
14.     if(destfd == -1) {
15.         perror("open");
16.     }
17.     // 3.频繁的读写操作
18.     char buf[1024] = {0};
19.     // int len = read(srcfd, buf, sizeof(buf));
20.     // printf("%s", buf);
21.     int len = 0;
22.     while((len = read(srcfd, buf, sizeof(buf))) > 0) {
23.         write(destfd, buf, len);
24.     }
25.     // 4.关闭文件
26.     close(srcfd);
27.     close(destfd);
28.     return 0;
29. }

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lseek

1. 标准C库的函数 man 3 fseek
2. #include <stdio.h>
3. int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
5. Linux系统函数 man 2 lseek
6. #include <sys/types.h>
7. #include <unistd.h>
8. off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
9.     参数：
10.         - fd: 文件描述符，通过open得到的，通过这个fd操作某个文件
11.         - offset: 偏移量
12.         - whence:
13.             SEEK_SET
14.                 设置文件指针的偏移量
16.             SEEK_CUR
17.                 设置偏移量：当前位置 + 第二个参数offset的值
19.             SEEK_END
20.                 设置偏移量：文件大小 + 第二个参数offset的值
21.     返回值：返回文件指针的位置

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• 作用
  1.移动文件指针到头文件
  lseek(fd, 0, SEEK_SET)
  2.用来获取当前文件指针
  lseek(fd, 0, SEEK_CUR)
  3.获取文件长度
  lseek(fd, 0, SEEK_END)
  4.拓展文件的长度： eg.当前文件10b, 110b, 增加了100个字节
  lseek(fd, 100, SEEK_END)
  注意要写入一次数据才生效
  
• 实现扩展文件大小
  

1. #include <sys/types.h>
2. #include <sys/stat.h>
3. #include <fcntl.h>
4. #include <unistd.h>
5. #include <stdio.h>
6. int main() {
7.    int fd = open("hello.txt", O_RDWR);
8.    if(fd == -1) {
9.        perror("open");
10.    }
11.    
12.    //扩展文件长度
13.    int ret = lseek(fd, 100, SEEK_END);
14.    if(ret == -1) {
15.        perror("lseek");
16.    }
17.    //11+100+1=112
18.    write(fd, " ", 1);
19.    //关闭文件
20.    close(fd);
21.    return 0;
22. }

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stat与lstat

man 2 stat

• stat作用
  

1. #include <sys/types.h>
2. #include <sys/stat.h>
3. #include <unistd.h>
5. int stat(const char *pathname, struct stat *statbuf);
6.     作用： 获取一个文件相关的信息
7.     参数：
8.         - pathname: 文件路径
9.         - statbuf: 结构体变量，传出参数，用于保存获取到的文件信息
10.     返回值：
11.         成功：返回0
12.         失败：返回-1 设置errno
14. int lstat(const char *pathname, struct stat *statbuf);
15.     作用： 获取一个文件相关的信息
16.     参数：
17.         - pathname: 文件路径
18.         - statbuf: 结构体变量，传出参数，用于保存获取到的文件信息
19.     返回值：
20.         成功：返回0
21.         失败：返回-1 设置errno

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• st_mode变量
  
  
  
  
• stat示例
  

1. #include <sys/types.h>
2. #include <sys/stat.h>
3. #include <unistd.h>
4. #include <stdio.h>
5. int main() {
6.     struct stat statbuf;
7.     int ret = stat("a.txt", &statbuf);
8.     if(ret == -1) {
9.         perror("stat");
10.     }
11.     printf("size: %ld\n", statbuf.st_size);
12.     return 0;
13. }

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• 软链接:
  ln -s a.txt b.txt
  
  
  
  
• stat与lstat的区别
  

1. 当文件是一个符号链接时，
2. lstat返回的是该符号链接本身的信息；
3. 而stat返回的是该链接指向的文件的信息。

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实现ls-l命令

1. #include <stdio.h>
2. #include <sys/types.h>
3. #include <sys/stat.h>
4. #include <unistd.h>
5. #include <pwd.h>
6. #include <grp.h>
7. #include <time.h>
8. #include <string.h>
9. //模拟实现 ls -l命令
10. //-rw-rw-r-- 1 chan chan    11  9月  6 17:51 a.txt
11. int main(int argc, char *argv[]) {
12.     //判断输入的参数是否正确
13.     if(argc < 2) {
14.         printf("%s filename\n", argv[0]);
15.         return 0;
16.     }
18.     //通过用户传入的文件名，调用stat获取文件信息
19.     struct stat statbuf;
20.     int ret = stat(argv[1], &statbuf);
21.     if(ret == -1) {
22.         perror("stat");
23.         return 0;
24.     }
26.     //1. 获取文件类型与文件权限
27.     char perms[11] = {0}; //用于保存文件类型与文件权限
28.     switch (statbuf.st_mode & S_IFMT) {
29.         case S_IFLNK:
30.             perms[0] = 'l';
31.             break;
32.         case S_IFREG:
33.             perms[0] = '-';
34.             break;
35.         case S_IFBLK:
36.             perms[0] = 'b';
37.             break;
38.         case S_IFDIR:
39.             perms[0] = 'd';
40.             break;
41.         case S_IFCHR:
42.             perms[0] = 'c';
43.             break;
44.         case S_IFIFO:
45.             perms[0] = 'p';
46.             break;
47.         case S_IFSOCK:
48.             perms[0] = 's';
49.             break;
50.         default:
51.             perms[0] = '?';
52.             break;
53.     }
54.    
55.     // 判断文件的访问权限
56.     perms[1] = (statbuf.st_mode & S_IRUSR) ? 'r':'-';
57.     perms[2] = (statbuf.st_mode & S_IWUSR) ? 'w':'-';
58.     perms[3] = (statbuf.st_mode & S_IXUSR) ? 'x':'-';
59.     perms[4] = (statbuf.st_mode & S_IRGRP) ? 'r':'-';
60.     perms[5] = (statbuf.st_mode & S_IWGRP) ? 'w':'-';
61.     perms[6] = (statbuf.st_mode & S_IXGRP) ? 'x':'-';
62.     perms[7] = (statbuf.st_mode & S_IROTH) ? 'r':'-';
63.     perms[8] = (statbuf.st_mode & S_IWOTH) ? 'w':'-';
64.     perms[9] = (statbuf.st_mode & S_IXOTH) ? 'x':'-';
66.     // 2.硬连接数
67.     int linknum = statbuf.st_nlink;
69.     // 3.文件所有者: 可以通过statbuf.st_uid得到uid, 然后通过getpwuid来获取用户名; man 3 getpwuid可查看
70.     char * fileUser = getpwuid(statbuf.st_uid)->pw_name;
72.     // 4.文件所在组: 可以通过statbuf.st_gid得到gid, 然后通过getgrgid来获取用户名; man 3 getpwgid可查看
73.     char * fileGrp = getgrgid(statbuf.st_gid)->gr_name;
75.     // 5.获取大小
76.     long int fileSize = statbuf.st_size;
78.     // 6.获取修改时间  statbuf.st_mtime:从1980年到修改时间的一个秒数，使用ctime转换，以换行结尾
79.     char * time = ctime(&statbuf.st_mtime);
80.     char mtime[512] = {0};
81.     strncpy(mtime, time, strlen(time)-1);
82.     char buf[1024];
83.     sprintf(buf, "%s %d %s %s %ld %s %s", perms, linknum, fileUser, fileGrp, fileSize, mtime, argv[1]);
84.     printf("%s\n", buf);
85.     return 0;
86. }

复制代码

文件操作函数

文件属性操作函数

access

man 2 access

1. #include <unistd.h>
2. int access(const char *pathname, int mode);
3.     作用：判断某个文件是否有某个权限(R_OK,W_OK,X_OK)，或者判断文件是否存在(F_OK)
4.     参数：
5.         - pathname: 判断的文件路径
6.         - mode:
7.             R_OK,W_OK,X_OK,F_OK 读,写,执行,文件存在
8.     返回值：成功返回0，失败返回1

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• 示例代码
  

1. #include <unistd.h>
2. #include <stdio.h>
4. int main() {
5.     int ret = access("a.txt", F_OK);
6.     if(ret == -1) {
7.         perror("access");
8.         return -1;
9.     }
10.     printf("文件存在！！！\n");
11.     return 0;
12. }

复制代码

chmod

1. #include <sys/stat.h>
2. int chmod(const char *pathname, mode_t mode);
3.     作用：修改文件的权限
4.     参数：
5.         - pathname: 修改的文件的路径
6.         - mode: 需要修改的权限值，八进制数
7.     返回值：
8.         On success, zero is returned.  On error, -1 is returned, and errno is set appropriately.
9.           

复制代码

• 示例代码
  

1. #include <sys/stat.h>
2. #include <stdio.h>
3. int main() {
4.     int ret = chmod("a.txt", 0775);
5.     if(ret == -1) {
6.         perror("chmod");
7.         return -1;
8.     }
9.     printf("修改成功！\n");
10.     return 0;
11. }

复制代码

chown

1. 改变用户所属组
2. sudo useradd 用户名 添加用户
3. /vim/passwd 可查看所有用户
4. /vim/group 可查看每个用户的组情况
5. id 用户名 查看用户所属组信息

复制代码

1. #include <unistd.h>
2. int chown(const char *pathname, uid_t owner, gid_t group);
3. 作用：让目标用户,uid 归属于gid下

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truncate

1. #include <unistd.h>
2. #include <sys/types.h>
3. int truncate(const char *path, off_t length);
4.     作用：缩减或者扩展文件的尺寸至指定的大小
5.     参数：
6.         - path: 需要修改的文件的路径
7.         - length: 最终文件需要变成的大小
8.     返回值：
9.         On success, zero is returned.  On error, -1 is returned, and errno is set appropriately.

复制代码

• 示例代码
  

1. #include <unistd.h>
2. #include <sys/types.h>
3. #include <stdio.h>
4. int main() {
5.     int ret = truncate("b.txt", 5);
6.     if(ret == -1) {
7.         perror("truncate");
8.         return -1;
9.     }
10.     printf("修改文件大小成功\n");
11.     return 0;
12. }

复制代码

目录操作函数

mkdir

创建文件夹

1. #include <sys/stat.h>
2. #include <sys/types.h>
3. int mkdir(const char *pathname, mode_t mode);
4.     作用：创建一个目录
5.     参数：
6.         pathname: 创建的目录的路径
7.         mode: 权限，八进制的数
8.     返回值：
9.         return zero on success, or -1 if an error occurred (in which case, errno is set appropriately).

复制代码

• 示例代码
  

1. #include <sys/stat.h>
2. #include <sys/types.h>
3. #include <stdio.h>
4. int main() {
5.     int ret = mkdir("a", 0777);
6.     if(ret == -1) {
7.         perror("mkdir");
8.         return -1;
9.     }
10.     printf("创建文件夹成功\n");
11.     return 0;
12. }

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rmdir

删除目录

rename

修改名字

1. #include <stdio.h>
3. int rename(const char *oldpath, const char *newpath);
4. 返回值
5. On success, zero is returned.  On error, -1 is returned, and errno is set appropriately.

复制代码

• 示例代码
  

1. #include <stdio.h>
2. int main() {
3.     int ret = rename("a","b");
4.     if(ret == -1) {
5.         perror("rename");
6.         return -1;
7.     }
8.     printf("修改成功\n");
9.     return 0;
10. }

复制代码

chdir与getcwd

1. #include <unistd.h>
2. int chdir(const char *path);
3.     作用：修改进程的工作目录
4.         比如在/home/chan 启动了一个可执行的程序a.out，进程的工作目录 /home/chan
5.     参数：
6.         path: 需要修改的工作目录
7.     返回值：
8.         On success, zero is returned.  On error, -1 is returned, and errno is set appropriately.
10. #include <unistd.h>
11. char *getcwd(char *buf, size_t size);
12.     作用：获取当前工作目录
13.     参数：
14.         - buf: 存储的路径，指向一个数组(传出参数)
15.         - size: 数组大小
16.     返回值：
17.         返回指向的一块内存，这个数据就是第一个参数

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• 示例代码
  

1. #include <unistd.h>
2. #include <stdio.h>
3. #include <sys/types.h>
4. #include <sys/stat.h>
5. #include <fcntl.h>
7. int main() {
8.     char buf[128];
9.     getcwd(buf, sizeof(buf));
10.     printf("当前的工作目录是：%s\n", buf);
12.     //修改工作目录
13.     int ret = chdir("b");
14.     if(ret == -1) {
15.         perror("chdir");
16.         return -1;
17.     }
18.     printf("修改后的工作目录是：b\n");
20.     //创建一个新文件
21.     int fd = open("chdir.txt", O_WRONLY|O_CREAT, 0664);
22.     if(fd == -1) {
23.         perror("open");
24.         return -1;
25.     }
26.     close(fd);
28.     //获取当前的工作路径
30.     char buff[128];
31.     getcwd(buff, sizeof(buff));
32.     printf("当前的工作目录是：%s\n", buff);
33.     return 0;
34. }

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目录遍历函数

opendir

man 3 opendir

1. // 打开一个目录
2. #include <sys/types.h>
3. #include <dirent.h>
4. DIR *opendir(const char *name);
5.     参数：
6.         - name: 打开的目录名
7.     返回：
8.         DIR * 类型, 一个目录流
9.         失败返回NULL

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readdir

man 3 readdir

1. // 读取目录的数据
2. #include <dirent.h>
3. struct dirent *readdir(DIR *dirp);
4.     - 参数： dirp是opendir返回的目录流
5.     - 返回：
6.         dirent结构体, 代表读取到的文件信息
7.         读取到了末尾或者失败了返回NULL
8.         struct dirent {
9.             ino_t          d_ino;      
10.             off_t          d_off;      
11.             unsigned short d_reclen;   
12.             unsigned char  d_type;      
13.             char           d_name[256];
14.         };

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closedir

man 3 closedir

1. // 关闭目录
2. #include <sys/types.h>
3. #include <dirent.h>
4. int closedir(DIR *dirp);

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递归获取目录下的普通文件个数

1. #include <sys/types.h>
2. #include <dirent.h>
3. #include <stdio.h>
4. #include <string.h>
5. #include <stdlib.h>
7. //读取某个目录下的所有普通文件的个数
8. int FileNum(const char *path);
9. int main(int argc, char *argv[]) {
10.     if(argc < 2) {
11.         printf("%s path\n", argv[0]);
12.         return -1;
13.     }
15.     printf("普通文件个数为%d\n", FileNum(argv[1]));
17.     return 0;
18. }
20. // 用于获取目录下所有所有普通文件的个数
21. int FileNum(const char *path) {
22.     int cnt = 0;
23.     // 1.打开目录
24.     DIR *dir = opendir(path);
25.     if(dir == NULL) {
26.         perror(NULL);
27.         exit(0);
28.     }
29.     // 2.循环读取dir
30.     struct dirent *ptr;
31.     while((ptr=readdir(dir)) != NULL) {
32.         // 获取名称 (目的是过滤掉 ./ 和 ../)
33.         char *dname = ptr->d_name;
34.         if(strcmp(dname,".") == 0||strcmp(dname,"..") == 0) {
35.             continue;
36.         }
37.         // 判断是普通文件还是目录
39.         // 如果是目录
40.         if(ptr->d_type == DT_DIR) {
41.             // 递归读取这个目录, 需要在path后加上/dname
42.             char newpath[256];
43.             sprintf(newpath, "%s/%s", path, dname);
44.             cnt += FileNum(newpath);
45.         }
47.         // 如果是普通文件
48.         if(ptr->d_type == DT_REG) {
49.             cnt ++;
50.         }
51.     }
52.     closedir(dir);
53.     return cnt;
54. }

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