课后练习：C语言实现Linux命令——od

课后练习：C语言实现Linux命令——od

————————CONTENTS————————

• 题目详情与分析
• 设计思路
• 遇到的问题及解决
• 待实现的设想与思考
• 学习反思与感悟
• 附1：myod.c「1.0版本」（Windows下）
• 附2：参考资料

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题目详情与分析

题目：复习c文件处理内容，编写myod.c，用myod XXX实现Linux下od -tc -tx1 XXX的功能。

在Linux下使用od -tc -tx1 XXX的效果为：

下面对od命令进行简单的分析：

1、功能

od命令用于将指定文件内容以八进制、十进制、十六进制、浮点格式或ASCII编码字符方式显示，通常用于显示或查看文件中不能直接显示在终端的字符。od命令系统默认的显示方式是八进制，名称源于Octal Dump。

常见的文件为文本文件和二进制文件。od命令主要用来查看保存在二进制文件中的值，按照指定格式解释文件中的数据并输出，不管是IEEE754格式的浮点数还是ASCII码，od命令都能按照需求输出它们的值。

2、格式

od [<选项><参数>] [<文件名>]

3、常用的命令选项

-t，--format=TYPE：指定输出格式，格式包括a、c、d、f、o、u和x，各含义如下：

• a：具名字符；
• c：ASCII字符或者反斜杠；
• d[SIZE]：十进制，正负数都包含，SIZE字节组成一个十进制整数；
• f[SIZE]：浮点，SIZE字节组成一个浮点数；
• o[SIZE]：八进制，SIZE字节组成一个八进制数；
• u[SIZE]：无符号十进制，只包含正数，SIZE字节组成一个无符号十进制整数；
• x[SIZE]：十六进制，SIZE字节为单位以十六进制输出，即输出时一列包含SIZE字节。

例如：od -tx testfile表示以十六进制输出，默认以四字节为一组（一列）显示；od -tx1 testfile表示以十六进制输出，每列输出一字节。

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设计思路

题目的要求是，实现od -tc -tx1 XXX命令，-tc表示输出ASCII字符，-tx1表示以十六进制输出，每组输出一字节。

观察到od命令每行输出16个字节，所以需要在读取文件的过程中加一个循环，每读取16个字节后输出并换行。-tc用格式化输出%c，-tx用格式化输出%x。

这样一来，基本的框架就有了。伪代码大概是这个样子的：

int main()
{
    从命令行参数读入文件；
    if(参数为“-tc -tx1”){
    while(未到达文件末尾){
        将文件以字节为单位读入一个定长数组（16字节）；
        分别以%c和%x格式依次输出数组中的内容；
    }
    
    }
}

根据这个流程设计程序，再调整一下格式，就能得到基本的输出了。关键代码如下：

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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遇到的问题及解决

『问题一』：以上程序具有很大的局限性，只能得到od -tc -tx1 XXX这个命令的输出。如何同时实现“-tc”、“-tx1”、“-td1”、“-to1”等选项的功能呢？

『解决』：

这需要对我们输入的命令行参数进行判断，根据判断结果执行不同的操作。这样看来，应该让不同的功能由不同的函数实现，每次判断并调用即可。也有助于将来程序功能的拓展。

需要注意的是，命令行参数argv[0]为文件的地址信息，使用

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

可以看到输出结果：

所以，输入的参数是从argv[1]开始的。

由此，可以拓展“-tc”、“-tx1”、“-td1”、“-to1”等功能，只是最后的格式化输出有所区别。

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

『问题二』：为了实现功能，以上分别将–tx1、–td1、–to1与–tc等写成了不同的函数。比如，如果检测到命令行输入了–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，一行进制相间输出的，所以如果与此同时检测到传入了–tx1参数，就要移动光标至(0，1)，再调用输出进制的函数，将其全部输出。如何做到呢？

『解决』：

查阅了相关资料，了解到可以利用 windows.h 定义的 SetConsoleCursorPosition() 来实现对光标的控制。具体方法为：

• ①定义一个COORD类型的结构体；
• ②设置结构体中x和y的值，即光标的位置；
• ③调用SetConsoleCursorPosition()函数，完成设置。

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

C语言实现控制台中光标随意移动和C语言编程——控制台程序光标控制两篇博客中有详尽的介绍，可以实现一个类似于终端的命令行程序。

『问题三』：当输入的第一个参数为-tc时，if(argv[1] == "-tc"))始终判断为假。

『解决』：第一次写的时候，if(argv[1] == "-tc"))始终判断为假，打印了argv[1]的值也的确是"-tc"。

这是因为，字符串比较需要用专门的库函数strcmp(str1,str2)，如果两个字符串完全相同，则返回值为0。以此来进行判断。

既然遇到这个问题，在这里就顺便复习一下strcmp()函数的特性和用法。string.h库对函数的说明如下：

函数原型：int strcmp(const char *s1, const char *s2);描述：比较s1和s2指向的两个字符串。如果完全匹配，则两字符串相同，否则比较首次出现不匹配的字符对。通过字符编码值比较字符。如果两个字符串相同，函数返回0；如果第一个字符串小于第二个字符串，函数返回小于0的值；如果第一个字符串大于第二个字符串，函数返回大于0的值。

『问题四』：以上输出与linux下od的输出还有一些细微的差别，比如缺少每行最前面的“0000020”等计数标识；上一行的ASCII字符与下一行的进制没有对齐等等，如何调整格式，严格仿照linux下的形式输出呢？

『解决』：

• 如何输出“0000020”？
  • 通过观察发现，每行开头这串数字为八进制，数值为在本行之前的字符数。所以，只需在prinf()函数中格式化输出printf("%07o",参数)即可。
• 如何使同一个字符的ASCII字符与对应的进制上下对齐？
  • printf()的修饰符中，数字表示最小字段宽度。如果该字段不能容纳待打印的数字或字符串，系统会用更宽的字段。所以，例如printf("4d%",参数)即可打印宽度为4的十进制数。
• 发现程序无法显示“\n”的ASCII字符，但linux的od命令可以，怎么修改？
  • 对读取的字符进行判断，如遇到“\n”，手动输出。要注意使用转义字符，即printf("\n")。

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待实现的设想与思考

『设想一』：

由于虚拟机出了点问题，还在尝试修复，所以这个程序起初是在Windows下写的。当试图将此程序从Windows下移植到Linux下时，出现了错误提示：

查询资料了解到，windows.h包含windows下的所有API函数、常量、结构体的声明等等，Ubuntu下没有windows内核dll的支持，无法移植。那么Ubuntu有没有什么功能类似的函数呢？

『思考』：

在Linux下curses函数库和关于curse.h终端图形库的学习两篇博客中学习到，curses.h函数库的int move(int new_y, int new_x);可以实现光标位置的移动，功能类似于windows.h。

除此之外，curses函数库还可以实现清除屏幕、移动和更新窗口、彩色显示等等功能，目前正在参考娄老师分享的《UNIX.Linux下curses库开发指南》进行学习。

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学习反思与感悟

在用C语言模拟od命令时，起初想法很简单，仅仅完成od -tc -tx1 XXX的功能即可。实现之后，又将目光放在了功能拓展上，因为毕竟od的选项不同，得到的结果也不一样。除了-tx1，其余如-td1、-to1等选项的功能如何一并实现呢？所以我想到了将不同的功能封装成不同的函数，判断并调用即可。

但实现过程中又遇到了很多问题：注意到Linux命令的执行结果是ASCII字符与进制相间输出的，如果检测到输入的参数为-tc和-tx1，系统先调用-tc对应的函数将ASCII字符全部打印，那么再打印十六进制时，就需要将光标移动到开头，再调用-tx1对应的函数。

为了解决这个问题，我找到了windows.h和conio.h库函数，实现了我的设想；但Linux下不支持该库函数，所以又在Ubuntu安装了curses函数库。在安装curses函数库的过程中，也出现了各种错误提示，例如：Temporary failure resolving 'us.archive.ubuntu.com'，即暂时不能解析域名“us.archive.ubuntu.com”；E: 无法获得锁 /var/lib/apt/lists/lock - open (11 资源临时不可用)之类的问题，不过最终都顺利解决了。目前还在修改调试程序，争取在Linux下运行成功。

本来挺简单的问题，却在实现的过程中频遇坎坷......貌似我的确把问题复杂化了（无奈.jpg）。不管怎样，虽然探索的过程很艰辛，但收获不小。感谢娄老师的建议！接下来会继续完善程序的~

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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);
}

运行结果：

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附2：参考资料

• Linux命令（2）——od命令
• Linux下curses函数库
• C语言实现控制台中光标随意移动
• C语言编程——控制台程序光标控制
• E: 无法获得锁 /var/lib/apt/lists/lock - open (11: 资源暂时不可用)
• 关于curse.h终端图形库的学习
• Ubuntu apt-get install 问题： Could not resolve 'cn.archive.ubuntu.com'
• 文件操作 及文件指针移动 rewind ftell

——————TO BE CONTINUED...——————