課后練習：C語言實現Linux命令——od

課后練習：C語言實現Linux命令——od

————————CONTENTS————————

• 題目詳情與分析
• 設計思路
• 遇到的問題及解決
• 待實現的設想與思考
• 學習反思與感悟
• 附1：myod.c「1.0版本」（Windows下）
• 附2：參考資料

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題目詳情與分析

題目：復習c文件處理內容，編寫myod.c，用myod XXX實現Linux下od -tc -tx1 XXX的功能。

在Linux下使用od -tc -tx1 XXX的效果為：

下面對od命令進行簡單的分析：

1、功能

od命令用於將指定文件內容以八進制、十進制、十六進制、浮點格式或ASCII編碼字符方式顯示，通常用於顯示或查看文件中不能直接顯示在終端的字符。od命令系統默認的顯示方式是八進制，名稱源於Octal Dump。

常見的文件為文本文件和二進制文件。od命令主要用來查看保存在二進制文件中的值，按照指定格式解釋文件中的數據並輸出，不管是IEEE754格式的浮點數還是ASCII碼，od命令都能按照需求輸出它們的值。

2、格式

od [<選項><參數>] [<文件名>]

3、常用的命令選項

-t ，--format=TYPE：指定輸出格式，格式包括a、c、d、f、o、u和x，各含義如下：

• a：具名字符；
• c：ASCII字符或者反斜杠；
• d[SIZE]：十進制，正負數都包含，SIZE字節組成一個十進制整數；
• f[SIZE]：浮點，SIZE字節組成一個浮點數；
• o[SIZE]：八進制，SIZE字節組成一個八進制數；
• u[SIZE]：無符號十進制，只包含正數，SIZE字節組成一個無符號十進制整數；
• x[SIZE]：十六進制，SIZE字節為單位以十六進制輸出，即輸出時一列包含SIZE字節。

例如：od -tx testfile表示以十六進制輸出，默認以四字節為一組（一列）顯示；od -tx1 testfile表示以十六進制輸出，每列輸出一字節。

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設計思路

題目的要求是，實現od -tc -tx1 XXX命令，-tc表示輸出ASCII字符，-tx1表示以十六進制輸出，每組輸出一字節。

觀察到od命令每行輸出16個字節，所以需要在讀取文件的過程中加一個循環，每讀取16個字節后輸出並換行。-tc用格式化輸出%c，-tx用格式化輸出%x。

這樣一來，基本的框架就有了。偽代碼大概是這個樣子的：

int main()
{
    從命令行參數讀入文件；
    if(參數為“-tc -tx1”){
	while(未到達文件末尾){
		將文件以字節為單位讀入一個定長數組（16字節）；
		分別以%c和%x格式依次輸出數組中的內容；
	}
	
    }
}

根據這個流程設計程序，再調整一下格式，就能得到基本的輸出了。關鍵代碼如下：

while(fgets(ch,17,file)!=NULL){
	for(i=0;i<16;i++)
		{
			if(ch[i]=='\0')
			break;
			printf("%x ",ch[i]);
		}
	printf("\n");
	for(i=0;i<16;i++)
	{
		if(ch[i]=='\0')
		break;
		putchar(' ');
		putchar(' ');
		printf("%c", ch[i]);
		putchar(' ');
	}
	printf("\n");
    }

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遇到的問題及解決

『問題一』：以上程序具有很大的局限性，只能得到od -tc -tx1 XXX這個命令的輸出。如何同時實現“-tc”、“-tx1”、“-td1”、“-to1”等選項的功能呢？

『解決』：

這需要對我們輸入的命令行參數進行判斷，根據判斷結果執行不同的操作。這樣看來，應該讓不同的功能由不同的函數實現，每次判斷並調用即可。也有助於將來程序功能的拓展。

需要注意的是，命令行參數argv[0]為文件的地址信息，使用

int main(int argc,char *argv[])
{
    for(int i = 0; i < strlen(argv[0]); i++){
	printf("%c", argv[0][i]);
    }
    return 0;
}

可以看到輸出結果：

所以，輸入的參數是從argv[1]開始的。

由此，可以拓展“-tc”、“-tx1”、“-td1”、“-to1”等功能，只是最后的格式化輸出有所區別。

• “-tc”：printf("%c", ch[i]);
• “-tx1”：printf("%x ",ch[i]);
• “-td1”：printf("%d ",ch[i]);
• “-to1”：printf("%o ",ch[i]);

『問題二』：為了實現功能，以上分別將–tx1、–td1、–to1與–tc等寫成了不同的函數。比如，如果檢測到命令行輸入了–tc，就先在控制台打印全部ASCII字符。但注意到Linux命令是一行ASCII字符，一行進制相間輸出的，所以如果與此同時檢測到傳入了–tx1參數，就要移動光標至(0，1)，再調用輸出進制的函數，將其全部輸出。如何做到呢？

『解決』：

查閱了相關資料，了解到可以利用 windows.h 定義的 SetConsoleCursorPosition() 來實現對光標的控制。具體方法為：

• ①定義一個COORD類型的結構體；
• ②設置結構體中x和y的值，即光標的位置；
• ③調用SetConsoleCursorPosition()函數，完成設置。

//設置光標的位置  
void gotoxy(int x,int y)   
{  
    COORD c;  
    c.X=x-1;  
    c.Y=y-1;  
    SetConsoleCursorPosition(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE),c);  
}   

C語言實現控制台中光標隨意移動和C語言編程——控制台程序光標控制兩篇博客中有詳盡的介紹，可以實現一個類似於終端的命令行程序。

『問題三』：當輸入的第一個參數為-tc時，if(argv[1] == "-tc"))始終判斷為假。

『解決』：第一次寫的時候，if(argv[1] == "-tc"))始終判斷為假，打印了argv[1]的值也的確是"-tc"。

這是因為，字符串比較需要用專門的庫函數strcmp(str1,str2)，如果兩個字符串完全相同，則返回值為0。以此來進行判斷。

既然遇到這個問題，在這里就順便復習一下strcmp()函數的特性和用法。string.h庫對函數的說明如下：

函數原型：int strcmp(const char *s1, const char *s2);描述：比較s1和s2指向的兩個字符串。如果完全匹配，則兩字符串相同，否則比較首次出現不匹配的字符對。通過字符編碼值比較字符。如果兩個字符串相同，函數返回0；如果第一個字符串小於第二個字符串，函數返回小於0的值；如果第一個字符串大於第二個字符串，函數返回大於0的值。

『問題四』：以上輸出與linux下od的輸出還有一些細微的差別，比如缺少每行最前面的“0000020”等計數標識；上一行的ASCII字符與下一行的進制沒有對齊等等，如何調整格式，嚴格仿照linux下的形式輸出呢？

『解決』：

• 如何輸出“0000020”？
  • 通過觀察發現，每行開頭這串數字為八進制，數值為在本行之前的字符數。所以，只需在prinf()函數中格式化輸出printf("%07o",參數)即可。
• 如何使同一個字符的ASCII字符與對應的進制上下對齊？
  • printf()的修飾符中，數字表示最小字段寬度。如果該字段不能容納待打印的數字或字符串，系統會用更寬的字段。所以，例如printf("4d%",參數)即可打印寬度為4的十進制數。
• 發現程序無法顯示“\n”的ASCII字符，但linux的od命令可以，怎么修改？
  • 對讀取的字符進行判斷，如遇到“\n”，手動輸出。要注意使用轉義字符，即printf("\n")。

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待實現的設想與思考

『設想一』：

由於虛擬機出了點問題，還在嘗試修復，所以這個程序起初是在Windows下寫的。當試圖將此程序從Windows下移植到Linux下時，出現了錯誤提示：

查詢資料了解到，windows.h包含windows下的所有API函數、常量、結構體的聲明等等，Ubuntu下沒有windows內核dll的支持，無法移植。那么Ubuntu有沒有什么功能類似的函數呢？

『思考』：

在Linux下curses函數庫和關於curse.h終端圖形庫的學習兩篇博客中學習到，curses.h函數庫的int move(int new_y, int new_x);可以實現光標位置的移動，功能類似於windows.h。

除此之外，curses函數庫還可以實現清除屏幕、移動和更新窗口、彩色顯示等等功能，目前正在參考婁老師分享的《UNIX.Linux下curses庫開發指南》進行學習。

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學習反思與感悟

在用C語言模擬od命令時，起初想法很簡單，僅僅完成od -tc -tx1 XXX的功能即可。實現之后，又將目光放在了功能拓展上，因為畢竟od的選項不同，得到的結果也不一樣。除了-tx1，其余如-td1、-to1等選項的功能如何一並實現呢？所以我想到了將不同的功能封裝成不同的函數，判斷並調用即可。

但實現過程中又遇到了很多問題：注意到Linux命令的執行結果是ASCII字符與進制相間輸出的，如果檢測到輸入的參數為-tc和-tx1，系統先調用-tc對應的函數將ASCII字符全部打印，那么再打印十六進制時，就需要將光標移動到開頭，再調用-tx1對應的函數。

為了解決這個問題，我找到了windows.h和conio.h庫函數，實現了我的設想；但Linux下不支持該庫函數，所以又在Ubuntu安裝了curses函數庫。在安裝curses函數庫的過程中，也出現了各種錯誤提示，例如：Temporary failure resolving 'us.archive.ubuntu.com'，即暫時不能解析域名“us.archive.ubuntu.com”；E: 無法獲得鎖 /var/lib/apt/lists/lock - open (11 資源臨時不可用)之類的問題，不過最終都順利解決了。目前還在修改調試程序，爭取在Linux下運行成功。

本來挺簡單的問題，卻在實現的過程中頻遇坎坷......貌似我的確把問題復雜化了（無奈.jpg）。不管怎樣，雖然探索的過程很艱辛，但收獲不小。感謝婁老師的建議！接下來會繼續完善程序的~

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附1：myod.c「1.0版本」（Windows下）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <windows.h>
#include <conio.h>

void tc(FILE *file);
void tx(FILE *file);
void to(FILE *file);
void td(FILE *file);

int main(int argc,char *argv[])
{
    if(strcmp(argv[1], "-tc")==0){
    	FILE *file=fopen(argv[3],"r");
	tc(file);
    }
    if(strcmp(argv[2], "-tx1")==0){
    	FILE *file=fopen(argv[3],"r");
    	tx(file);
    }
    else if(strcmp(argv[2], "-to1")==0){
	FILE *file=fopen(argv[3],"r");
    	to(file);
    }
    else if(strcmp(argv[2], "-td1")==0){
	FILE *file=fopen(argv[3],"r");
    	td(file);
    }
    return 0;
}

void tc(FILE *file)
{
    char ch[18];
    int i=0,j=0;
    while(fgets(ch,17,file)!=NULL){

	printf("%07o",16*j);
	j++;
	for(i=0;i<16;i++)
	{
		if(ch[i]=='\n')
		{	i++;
			putchar(' ');
			printf("\\n");

		}
		if(ch[i]=='\0')
		break;
		putchar(' ');
		putchar(' ');
		printf("%c", ch[i]);
		putchar(' ');

	}
	printf("\n\n");
    }
    printf("%07o",16*(j-1)+i);
    fclose(file);
}
void tx(FILE *file)
{
    //Initialize the coordinates
   COORD coord = {0, 1};
   //Set the position
   SetConsoleCursorPosition(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE), coord);
    char ch[18];
    int i;
    while(fgets(ch,17,file)!=NULL){

	printf("       ");

	for(i=0;i<16;i++)
		{

			if(ch[i]=='\n')
			{	i++;
				printf("%3x ",'\n');
			}
			if(ch[i]=='\0')
			break;
			printf("%3x ",ch[i]);
		}
	printf("\n\n");
    }
    fclose(file);
}
void to(FILE *file)
{
    //Initialize the coordinates
   COORD coord = {0, 1};
   //Set the position
   SetConsoleCursorPosition(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE), coord);
    char ch[18];
    int i;
    while(fgets(ch,17,file)!=NULL){

	printf("       ");

	for(i=0;i<16;i++)
		{

			if(ch[i]=='\n')
			{	i++;
				printf("%03o ",'\n');}
			if(ch[i]=='\0')
			break;
			printf("%03o ",ch[i]);
		}
	printf("\n\n");
    }
    fclose(file);
}
void td(FILE *file)
{
    //Initialize the coordinates
   COORD coord = {0, 1};
   //Set the position
   SetConsoleCursorPosition(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE), coord);
    char ch[18];
    int i;
    while(fgets(ch,17,file)!=NULL){

	printf("       ");

	for(i=0;i<16;i++)
		{

			if(ch[i]=='\n')
			{	i++;
				printf("%3d ",'\n');
			}
			if(ch[i]=='\0')
			break;
			printf("%3d ",ch[i]);
		}
	printf("\n\n");
    }
    fclose(file);
}

運行結果：

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附2：參考資料

• Linux命令（2）——od命令
• Linux下curses函數庫
• C語言實現控制台中光標隨意移動
• C語言編程——控制台程序光標控制
• E: 無法獲得鎖 /var/lib/apt/lists/lock - open (11: 資源暫時不可用)
• 關於curse.h終端圖形庫的學習
• Ubuntu apt-get install 問題： Could not resolve 'cn.archive.ubuntu.com'
• 文件操作 及文件指針移動 rewind ftell

——————TO BE CONTINUED...——————