【Linux编程】C/C++获取目录下文件或目录及linux中fork（）函数详解（原创！！实例讲解）

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2022-08-02 01:52 254阅读 0赞

在Unix/Linux系统中，要获取一个指定目录下所有的文件或文件夹，一般用`dirent.h`（POSIX标准定义的目录操作头文件）。

### 一、数据类型 ###

在头文件`<dirent.h>`中定义了两种主要的数据类型。

**DIR**：代表一个目录流的结构。

**struct dirent**：包含一个文件或目录信息的结构体。

### 二、函数原型 ###

<table style="border-collapse:collapse; border-spacing:0px; width:auto; margin:0px"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="padding:0px; vertical-align:middle; border:none"> <pre style="overflow:auto; font-family:'PT Mono',Consolas,Monaco,Menlo,monospace; font-size:13px; margin-top:0px; margin-bottom:0px; padding:0px 20px 0px 0px; color:rgb(102,102,102); line-height:1.8; border:none; text-align:right; background:rgb(247,247,247)">1
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</pre> </td> 
 <td style="padding:0px; vertical-align:middle; border:none"> <pre style="overflow:auto; font-family:'PT Mono',Consolas,Monaco,Menlo,monospace; font-size:13px; margin-top:0px; margin-bottom:0px; padding:0px; color:rgb(77,77,76); line-height:1.8; border:none; background:rgb(247,247,247)">DIR* opendir(const char* dirname);
/* 打开一个目录：
 成功 - 返回指向DIR类型对象的指针。
 失败 - 返回NULL */

int closedir(DIR *dirp);
/* 关闭目录流：
 成功 - 返回0
 失败 - 返回-1 */

struct dirent *readdir(DIR *dirp);
/* 读取目录流：
 成功 - 返回指向struct dirent对象的指针。
 失败 - 返回NULL（出错或流末尾） */

int readdir_r(DIR *dirp, struct dirent *entry, struct dirent **result);
/* 读取目录流：用 dirp 当前位置的目录初始化entry，并让 result 指向 entry。
 成功 - 返回0
 失败 - 返回error number */

void rewinddir(DIR *dirp);
/* 重置目录流的位置到开头 */

void seekdir(DIR *dirp, long int loc);
/* 设置目录流的位置，设置以后readdir()会读取到loc位置的目录。 */

long int telldir(DIR *dirp);
/* 返回目录流的当前位置 */
</pre> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 三、示例代码 ###

下面是一段 C 代码，输出指定目录下的所有文件或目录名：

C++代码：

<table style="border-collapse:collapse; border-spacing:0px; width:auto; margin:0px"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="padding:0px; vertical-align:middle; border:none"> <pre style="overflow:auto; font-family:'PT Mono',Consolas,Monaco,Menlo,monospace; font-size:13px; margin-top:0px; margin-bottom:0px; padding:0px 20px 0px 0px; color:rgb(102,102,102); line-height:1.8; border:none; text-align:right; background:rgb(247,247,247)">1
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</pre> </td> 
 <td style="padding:0px; vertical-align:middle; border:none"> <pre style="overflow:auto; font-family:'PT Mono',Consolas,Monaco,Menlo,monospace; font-size:13px; margin-top:0px; margin-bottom:0px; padding:0px; color:rgb(77,77,76); line-height:1.8; border:none; background:rgb(247,247,247)">#include&lt;iostream&gt;
#include&lt;string&gt;
#include&lt;dirent.h&gt;
using namespace std;

int main()
{
 
	string dirname;
	DIR *dp;
	struct dirent *dirp;

	cout &lt;&lt; "Please input a directory: ";
	cin &gt;&gt; dirname;
	if((dp = opendir(dirname.c_str())) == NULL)
		cout &lt;&lt; "Can't open " &lt;&lt; dirname &lt;&lt; endl;

	while((dirp = readdir(dp)) != NULL)
		cout &lt;&lt; dirp-&gt;d_name &lt;&lt; endl;

	closedir(dp);
	return 0;
}
</pre> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

有些情况下，我们只要输出文件而不需要文件夹（目录），这时可以通过`dirent`结构体中的`d_type`进行过滤。`d_type`表示类型，4表示目录，8表示普通文件，0表示未知设备。

如果需要查找指定类型（特定后缀）的文件，可以使用**C++11**的正则表达式进行匹配：

另外，Unix/linux下提供了POSIX标准的正则库[ regex.h ][regex.h]。

转载地址：http://songlee24.github.io/2014/09/20/linux-get-directory/

linux中fork（）函数详解（原创！！实例讲解）

转载地址：http://blog.csdn.net/jason314/article/details/5640969

**一、fork入门知识**

一个进程，包括代码、数据和分配给进程的资源。fork（）函数通过系统调用创建一个与原来进程几乎完全相同的进程，也就是两个进程可以做完全相同的事，但如果初始参数或者传入的变量不同，两个进程也可以做不同的事。  
一个进程调用fork（）函数后，系统先给新的进程分配资源，例如存储数据和代码的空间。然后把原来的进程的所有值都复制到新的新进程中，只有少数值与原来的进程的值不同。相当于克隆了一个自己。

我们来看一个例子：

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1. /\*
2. \* fork\_test.c
3. \* version 1
4. \* Created on: 2010-5-29
5. \* Author: wangth
6. \*/
7. \#include <unistd.h>
8. \#include <stdio.h> 
9. **int** main () 
10. \{ 
11. pid\_t fpid; //fpid表示fork函数返回的值
12. **int** count=0; 
13. fpid=fork(); 
14. **if** (fpid < 0) 
15. printf("error in fork!"); 
16. **else****if** (fpid == 0) \{ 
17. printf("i am the child process, my process id is %d/n",getpid()); 
18. printf("我是爹的儿子/n");//对某些人来说中文看着更直白。
19. count++; 
20. \} 
21. **else** \{ 
22. printf("i am the parent process, my process id is %d/n",getpid()); 
23. printf("我是孩子他爹/n"); 
24. count++; 
25. \} 
26. printf("统计结果是: %d/n",count); 
27. **return** 0; 
28. \}

运行结果是： 
i am the child process, my process id is 5574 
我是爹的儿子 
统计结果是: 1 
i am the parent process, my process id is 5573 
我是孩子他爹 
统计结果是: 1 
在语句fpid=fork()之前，只有一个进程在执行这段代码，但在这条语句之后，就变成两个进程在执行了，这两个进程的几乎完全相同，将要执行的下一条语句都是if(fpid<0)…… 
为什么两个进程的fpid不同呢，这与fork函数的特性有关。fork调用的一个奇妙之处就是它仅仅被调用一次，却能够返回两次，它可能有三种不同的返回值： 
1）在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID； 
2）在子进程中，fork返回0； 
3）如果出现错误，fork返回一个负值；

在fork函数执行完毕后，如果创建新进程成功，则出现两个进程，一个是子进程，一个是父进程。在子进程中，fork函数返回0，在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID。我们可以通过fork返回的值来判断当前进程是子进程还是父进程。

引用一位网友的话来解释fpid的值为什么在父子进程中不同。“其实就相当于链表，进程形成了链表，父进程的fpid(p 意味point)指向子进程的进程id, 因为子进程没有子进程，所以其fpid为0.  
fork出错可能有两种原因：  
1）当前的进程数已经达到了系统规定的上限，这时errno的值被设置为EAGAIN。  
2）系统内存不足，这时errno的值被设置为ENOMEM。  
创建新进程成功后，系统中出现两个基本完全相同的进程，这两个进程执行没有固定的先后顺序，哪个进程先执行要看系统的进程调度策略。  
 每个进程都有一个独特（互不相同）的进程标识符（process ID），可以通过getpid（）函数获得，还有一个记录父进程pid的变量，可以通过getppid（）函数获得变量的值。  
 fork执行完毕后，出现两个进程，

![0_1275576795zgzN.gif][]

有人说两个进程的内容完全一样啊，怎么打印的结果不一样啊，那是因为判断条件的原因，上面列举的只是进程的代码和指令，还有变量啊。  
执行完fork后，进程1的变量为count=0，fpid！=0（父进程）。进程2的变量为count=0，fpid=0（子进程），这两个进程的变量都是独立的，存在不同的地址中，不是共用的，这点要注意。可以说，我们就是通过fpid来识别和操作父子进程的。  
还有人可能疑惑为什么不是从\#include处开始复制代码的，这是因为fork是把进程当前的情况拷贝一份，执行fork时，进程已经执行完了int count=0;fork只拷贝下一个要执行的代码到新的进程。

**二、fork进阶知识**

先看一份代码：

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1. /\*
2. \* fork\_test.c
3. \* version 2
4. \* Created on: 2010-5-29
5. \* Author: wangth
6. \*/
7. \#include <unistd.h>
8. \#include <stdio.h>
9. **int** main(**void**) 
10. \{ 
11. **int** i=0; 
12. printf("i son/pa ppid pid fpid/n"); 
13. //ppid指当前进程的父进程pid
14. //pid指当前进程的pid,
15. //fpid指fork返回给当前进程的值
16. **for**(i=0;i<2;i++)\{ 
17. pid\_t fpid=fork(); 
18. **if**(fpid==0) 
19. printf("%d child %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid); 
20. **else**
21. printf("%d parent %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid); 
22. \} 
23. **return** 0; 
24. \}

运行结果是：  
i son/pa ppid pid fpid  
0 parent 2043 3224 3225  
0 child 3224 3225 0  
1 parent 2043 3224 3226  
1 parent 3224 3225 3227  
1 child 1 3227 0  
1 child 1 3226 0  
这份代码比较有意思，我们来认真分析一下：  
第一步：在父进程中，指令执行到for循环中，i=0，接着执行fork，fork执行完后，系统中出现两个进程，分别是p3224和p3225（后面我都用pxxxx表示进程id为xxxx的进程）。可以看到父进程p3224的父进程是p2043，子进程p3225的父进程正好是p3224。我们用一个链表来表示这个关系：  
p2043->p3224->p3225  
第一次fork后，p3224（父进程）的变量为i=0，fpid=3225（fork函数在父进程中返向子进程id），代码内容为：

**\[c-sharp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1. **for**(i=0;i<2;i++)\{ 
2. pid\_t fpid=fork();//执行完毕，i=0，fpid=3225
3. **if**(fpid==0) 
4. printf("%d child %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid); 
5. **else**
6. printf("%d parent %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid); 
7. \} 
8. **return** 0;

p3225（子进程）的变量为i=0，fpid=0（fork函数在子进程中返回0），代码内容为：

**\[c-sharp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1. **for**(i=0;i<2;i++)\{ 
2. pid\_t fpid=fork();//执行完毕，i=0，fpid=0
3. **if**(fpid==0) 
4. printf("%d child %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid); 
5. **else**
6. printf("%d parent %4d %4d %4d/n",i,getppid(),getpid(),fpid); 
7. \} 
8. **return** 0;

所以打印出结果：  
0 parent 2043 3224 3225  
0 child 3224 3225 0  
第二步：假设父进程p3224先执行，当进入下一个循环时，i=1，接着执行fork，系统中又新增一个进程p3226，对于此时的父进程，p2043->p3224（当前进程）->p3226（被创建的子进程）。  
对于子进程p3225，执行完第一次循环后，i=1，接着执行fork，系统中新增一个进程p3227，对于此进程，p3224->p3225（当前进程）->p3227（被创建的子进程）。从输出可以看到p3225原来是p3224的子进程，现在变成p3227的父进程。父子是相对的，这个大家应该容易理解。只要当前进程执行了fork，该进程就变成了父进程了，就打印出了parent。  
所以打印出结果是：  
1 parent 2043 3224 3226  
1 parent 3224 3225 3227  
第三步：第二步创建了两个进程p3226，p3227，这两个进程执行完printf函数后就结束了，因为这两个进程无法进入第三次循环，无法fork，该执行return 0;了，其他进程也是如此。  
以下是p3226，p3227打印出的结果：  
1 child 1 3227 0  
1 child 1 3226 0  
细心的读者可能注意到p3226，p3227的父进程难道不该是p3224和p3225吗，怎么会是1呢？这里得讲到进程的创建和死亡的过程，在p3224和p3225执行完第二个循环后，main函数就该退出了，也即进程该死亡了，因为它已经做完所有事情了。p3224和p3225死亡后，p3226，p3227就没有父进程了，这在操作系统是不被允许的，所以p3226，p3227的父进程就被置为p1了，p1是永远不会死亡的，至于为什么，这里先不介绍，留到“三、fork高阶知识”讲。  
总结一下，这个程序执行的流程如下：

![0_1275402306yq99.gif][]

这个程序最终产生了3个子进程，执行过6次printf（）函数。  
我们再来看一份代码：

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1. /\*
2. \* fork\_test.c
3. \* version 3
4. \* Created on: 2010-5-29
5. \* Author: wangth
6. \*/
7. \#include <unistd.h>
8. \#include <stdio.h>
9. **int** main(**void**) 
10. \{ 
11. **int** i=0; 
12. **for**(i=0;i<3;i++)\{ 
13. pid\_t fpid=fork(); 
14. **if**(fpid==0) 
15. printf("son/n"); 
16. **else**
17. printf("father/n"); 
18. \} 
19. **return** 0; 
20. 
21. \}

它的执行结果是：  
father  
son  
father  
father  
father  
father  
son  
son  
father  
son  
son  
son  
father  
son  
 这里就不做详细解释了，只做一个大概的分析。  
for i=0 1 2  
father father father  
son  
son father  
son  
son father father  
son  
son father  
son  
其中每一行分别代表一个进程的运行打印结果。  
总结一下规律，对于这种N次循环的情况，执行printf函数的次数为2\*（1+2+4+……+2N-1）次，创建的子进程数为1+2+4+……+2N-1个。**(感谢gao\_jiawei网友指出的错误，原本我的结论是“执行printf函数的次数为2\*（1+2+4+……+2N）次，创建的子进程数为1+2+4+……+2N ”，这是错的)**  
网上有人说N次循环产生2\*（1+2+4+……+2N）个进程，这个说法是不对的，希望大家需要注意。

数学推理见[http://202.117.3.13/wordpress/?p=81][http_202.117.3.13_wordpress_p_81]（该博文的最后）。  
同时，大家如果想测一下一个程序中到底创建了几个子进程，最好的方法就是调用printf函数打印该进程的pid，也即调用printf("%d/n",getpid());或者通过printf("+/n");来判断产生了几个进程。有人想通过调用printf("+");来统计创建了几个进程，这是不妥当的。具体原因我来分析。  
老规矩，大家看一下下面的代码：

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1. /\*
2. \* fork\_test.c
3. \* version 4
4. \* Created on: 2010-5-29
5. \* Author: wangth
6. \*/
7. \#include <unistd.h>
8. \#include <stdio.h>
9. **int** main() \{ 
10. pid\_t fpid;//fpid表示fork函数返回的值
11. //printf("fork!");
12. printf("fork!/n"); 
13. fpid = fork(); 
14. **if** (fpid < 0) 
15. printf("error in fork!"); 
16. **else****if** (fpid == 0) 
17. printf("I am the child process, my process id is %d/n", getpid()); 
18. **else**
19. printf("I am the parent process, my process id is %d/n", getpid()); 
20. **return** 0; 
21. \}

执行结果如下：  
fork!  
I am the parent process, my process id is 3361  
I am the child process, my process id is 3362  
 如果把语句printf("fork!/n");注释掉，执行printf("fork!");  
则新的程序的执行结果是：  
fork!I am the parent process, my process id is 3298  
fork!I am the child process, my process id is 3299  
 程序的唯一的区别就在于一个/n回车符号，为什么结果会相差这么大呢？  
这就跟printf的缓冲机制有关了，printf某些内容时，操作系统仅仅是把该内容放到了stdout的缓冲队列里了,并没有实际的写到屏幕上。但是,只要看到有/n 则会立即刷新stdout,因此就马上能够打印了。  
运行了printf("fork!")后,“fork!”仅仅被放到了缓冲里,程序运行到fork时缓冲里面的“fork!” 被子进程复制过去了。因此在子进程度stdout缓冲里面就也有了fork! 。所以,你最终看到的会是fork! 被printf了2次！！！！  
而运行printf("fork! /n")后,“fork!”被立即打印到了屏幕上,之后fork到的子进程里的stdout缓冲里不会有fork! 内容。因此你看到的结果会是fork! 被printf了1次！！！！  
所以说printf("+");不能正确地反应进程的数量。  
大家看了这么多可能有点疲倦吧，不过我还得贴最后一份代码来进一步分析fork函数。

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1. \#include <stdio.h>
2. \#include <unistd.h>
3. **int** main(**int** argc, **char**\* argv\[\]) 
4. \{ 
5. fork(); 
6. fork() && fork() || fork(); 
7. fork(); 
8. **return** 0; 
9. \}

问题是不算main这个进程自身，程序到底创建了多少个进程。  
为了解答这个问题，我们先做一下弊，先用程序验证一下，到此有多少个进程。

**\[c-sharp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1. \#include <stdio.h>
2. **int** main(**int** argc, **char**\* argv\[\]) 
3. \{ 
4. fork(); 
5. fork() && fork() || fork(); 
6. fork(); 
7. printf("+/n"); 
8. \}

答案是总共20个进程，除去main进程，还有19个进程。  
我们再来仔细分析一下，为什么是还有19个进程。  
第一个fork和最后一个fork肯定是会执行的。  
主要在中间3个fork上，可以画一个图进行描述。  
这里就需要注意&&和||运算符。  
A&&B，如果A=0，就没有必要继续执行&&B了；A非0，就需要继续执行&&B。  
A||B，如果A非0，就没有必要继续执行||B了，A=0，就需要继续执行||B。  
fork()对于父进程和子进程的返回值是不同的，按照上面的A&&B和A||B的分支进行画图，可以得出5个分支。

![0_1275406158t1t0.gif][]

加上前面的fork和最后的fork，总共4\*5=20个进程，除去main主进程，就是19个进程了。

**三、fork高阶知识**

这一块我主要就fork函数讲一下操作系统进程的创建、死亡和调度等。因为时间和精力限制，我先写到这里，下次找个时间我争取把剩下的内容补齐。

**参考资料：**

[http://blog.csdn.net/dog\_in\_yellow/archive/2008/01/13/2041079.aspx][http_blog.csdn.net_dog_in_yellow_archive_2008_01_13_2041079.aspx]

[http://blog.chinaunix.net/u1/53053/showart\_425189.html][http_blog.chinaunix.net_u1_53053_showart_425189.html]

[http://blog.csdn.net/saturnbj/archive/2009/06/19/4282639.aspx][http_blog.csdn.net_saturnbj_archive_2009_06_19_4282639.aspx]

[http://www.cppblog.com/zhangxu/archive/2007/12/02/37640.html][http_www.cppblog.com_zhangxu_archive_2007_12_02_37640.html]

[http://www.qqread.com/linux/2010/03/y491043.html][http_www.qqread.com_linux_2010_03_y491043.html]

[http://www.yuanma.org/data/2009/1103/article\_3998.htm][http_www.yuanma.org_data_2009_1103_article_3998.htm]

[regex.h]: http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/7908799/xsh/regex.h.html
[view plain]: http://blog.csdn.net/jason314/article/details/5640969#
[0_1275576795zgzN.gif]: /images/20220731/977c936c8a6445d28940f5e3a64a02aa.png
[0_1275402306yq99.gif]: /images/20220731/aea0c3d77df74bd68d57e8fdfa7ffe3c.png
[http_202.117.3.13_wordpress_p_81]: http://202.117.3.13/wordpress/?p=81
[0_1275406158t1t0.gif]: /images/20220731/246472658eda4894856094b8f0c38282.png
[http_blog.csdn.net_dog_in_yellow_archive_2008_01_13_2041079.aspx]: http://blog.csdn.net/dog_in_yellow/archive/2008/01/13/2041079.aspx
[http_blog.chinaunix.net_u1_53053_showart_425189.html]: http://blog.chinaunix.net/u1/53053/showart_425189.html
[http_blog.csdn.net_saturnbj_archive_2009_06_19_4282639.aspx]: http://blog.csdn.net/saturnbj/archive/2009/06/19/4282639.aspx
[http_www.cppblog.com_zhangxu_archive_2007_12_02_37640.html]: http://www.cppblog.com/zhangxu/archive/2007/12/02/37640.html
[http_www.qqread.com_linux_2010_03_y491043.html]: http://www.qqread.com/linux/2010/03/y491043.html
[http_www.yuanma.org_data_2009_1103_article_3998.htm]: http://www.yuanma.org/data/2009/1103/article_3998.htm