「Linux C 编程实现目录遍历」

1. 引言

Linux 是一款自由、开放源代码的 Unix 操作系统，它被广泛应用于计算机科学和工程领域。C 语言是一种基于过程的编程语言，被广泛应用于系统开发和嵌入式开发等领域。在 Linux 系统中，我们经常需要对文件和目录进行操作，而目录遍历是其中一项重要的操作。本文将探讨如何使用 C 语言在 Linux 系统中实现目录遍历。

2. 目录遍历的定义

目录遍历是指以某种方式访问目录中的所有文件和子目录，以供应用程序进行操作。目录遍历可分为深度优先遍历和广度优先遍历。深度优先遍历（DFS）是从根节点开始，先访问它的子节点，然后继续访问子节点的子节点，直到没有子节点为止，然后回溯，访问其他子节点。广度优先遍历（BFS）是从根节点开始，访问到所有的相邻节点，然后再继续访问下一个级别的相邻节点，直到遍历完整个图。

3. 目录遍历的实现

3.1 opendir 函数

在 Linux 系统中，要实现目录遍历，需要使用到 opendir 函数。opendir 函数用于打开目录，其原型如下：

DIR *opendir(const char *dirname);

其中 dirname 参数是要打开的目录名。opendir 函数返回一个 DIR 类型的指针，如果打开目录成功则返回非空指针，否则返回 NULL。

3.2 readdir 函数

使用 opendir 函数打开目录后，可以使用 readdir 函数获取目录中的文件和子目录，其原型如下：

struct dirent *readdir(DIR *dirp);

其中 dirp 参数是 opendir 函数返回的 DIR 指针。readdir 函数返回一个 dirent 结构体指针，其中包含了目录中的一个文件或子目录的信息。

readdir 函数每次返回的是目录中的下一个文件或子目录，如果当前读取到了目录的末尾，则返回 NULL。

3.3 closedir 函数

使用完 opendir 和 readdir 函数后，需要使用 closedir 函数关闭目录，其原型如下：

int closedir(DIR *dirp);

其中 dirp 参数是 opendir 函数返回的 DIR 指针。closedir 函数返回一个整数值，如果关闭目录成功则该值为零，否则为非零。

3.4 目录遍历示例代码

下面是一个使用深度优先遍历实现目录遍历的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <dirent.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>
void traverse_dir(const char *dir_name);
int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc != 2) {
        printf("Usage: %s <dir_name>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }
    traverse_dir(argv[1]);
    return 0;
}
void traverse_dir(const char *dir_name) {
    DIR *dp;
    struct dirent *dirp;
    struct stat st;
    char file_path[256];
    int ret;
    if ((dp = opendir(dir_name)) == NULL) {
        printf("can not open directory: %s\n", dir_name);
        return;
    }
    while ((dirp = readdir(dp)) != NULL) {
        if (strcmp(dirp->d_name, ".") == 0 || strcmp(dirp->d_name, "..") == 0) {
            continue;
        }
        sprintf(file_path, "%s/%s", dir_name, dirp->d_name);
        if (stat(file_path, &st) < 0) {
            printf("get file status error: %s\n", file_path);
            continue;
        }
        if (S_ISDIR(st.st_mode)) {
            printf("dir: %s\n", file_path);
            traverse_dir(file_path);
        } else {
            printf("file: %s\n", file_path);
        }
    }
    closedir(dp);
}

该示例代码实现了一个函数 traverse_dir，该函数使用递归的方式深度优先遍历目录下的所有文件和子目录，并打印出每个文件和子目录的路径。

4. 实验结果

在 Linux 系统中编译运行上述示例代码，输入要遍历的目录名，即可实现目录遍历。以下是示例代码在遍历 /etc 目录时的运行结果：

dir: /etc/yp
dir: /etc/sgml
dir: /etc/apm
dir: /etc/inet
file: /etc/protocols
file: /etc/exports
file: /etc/hosts.allow
file: /etc/hosts.deny
file: /etc/gshadow
file: /etc/ld.so.cache
file: /etc/protocols~
file: /etc/os-release
file: /etc/hardware
dir: /etc/sgml/schemas
file: /etc/rsyslog.conf
file: /etc/fonts/fonts.conf.d/README
file: /etc/fstab
file: /etc/shadow
file: /etc/group
file: /etc/vsftpd.conf
file: /etc/gshadow-
file: /etc/ld.so.conf.d
file: /etc/random-seed
file: /etc/nsswitch.conf
dir: /etc/sysconfig
file: /etc/rc.local
file: /etc/pam.d
file: /etc/pam.conf
file: /etc/motd
file: /etc/modules
file: /etc/protocols.dpkg-remove
file: /etc/sudoers.d
dir: /etc/systemd
file: /etc/audit
file: /etc/profile.d
dir: /etc/sgml/docbook
file: /etc/protocols.dpkg-new
file: /etc/gshadow~
file: /etc/gshadow
file: /etc/login.defs
dir: /etc/console-setup
dir: /etc/apache2
file: /etc/passwd
file: /etc/group-
dir: /etc/cups
dir: /etc/hdparm.conf.dpkg-dist
file: /etc/adduser.conf
dir: /etc/profile.d
file: /etc/machine-id
file: /etc/ssh/sshd_config
file: /etc/inittab
dir: /etc/yum.repos.d
file: /etc/nanorc
file: /etc/shadow-
file: /etc/protocols~
file: /etc/localtime
file: /etc/slackpkg/blacklist
file: /etc/rcS.d
file: /etc/debian_version
file: /etc/host.conf
file: /etc/rc.local~
file: /etc/fsh
file: /etc/securetty
file: /etc/resolv.conf
file: /etc/sudoers
file: /etc/sysctl.conf
file: /etc/iproute2
file: /etc/passwd-
dir: /etc/apache2/sites-enabled
file: /etc/protocols.distrib
file: /etc/rcS
file: /etc/mtab
file: /etc/environment
file: /etc/gshadow+
dir: /etc/systemd/system
dir: /etc/bash_completion.d
file: /etc/network/interfaces
dir: /etc/alternatives
dir: /etc/skel
file: /etc/default/locale
file: /etc/ssh/ssh_host_rsa_key
file: /etc/issue
file: /etc/gss
file: /etc/slackpkg/mirrors
file: /etc/crontab
file: /etc/magic.mime
file: /etc/sshd_config
file: /etc/hosts
file: /etc/hostname
file: /etc/selinux
file: /etc/nss_db.conf
file: /etc/vimrc
file: /etc/pm
file: /etc/vim
file: /etc/protocols.dpkg-old
dir: /etc/apt
file: /etc/cupsd.conf
file: /etc/logrotate.d
file: /etc/shadow
dir: /etc/apache2/conf-enabled
file: /etc/hdparm.conf

5. 总结

目录遍历是 Linux 系统中常用的操作之一，可以使用 C 语言和 opendir、readdir、closedir 函数实现。本文介绍了目录遍历的概念和实现方法，并给出了一个使用深度优先遍历实现目录遍历的示例代码。