getdents(2)

getdents()

getdents() システムコールは、オープン済みのファイルディスクリプター fd で参照されるディレクトリから linux_dirent 構造体をいくつか読み出し、 dirp が指しているバッファーに格納する。 count 引数はそのバッファーのサイズを示す。

linux_dirent 構造体は以下のように宣言されている。

struct linux_dirent {
    unsigned long  d_ino;     /* inode 番号 */
    unsigned long  d_off;     /* 次の linux_dirent へのオフセット */
    unsigned short d_reclen;  /* この linux_dirent の長さ */
    char           d_name[];  /* (ヌル終端された) ファイル名 */
                      /* 実際の長さは (d_reclen - 2 -
                         offsetof(struct linux_dirent, d_name)) */
    /*
    char           pad;       // 値 0 のパディングバイト
    char           d_type;    // ファイル種別 (Linux 2.6.4 以降のみ);
                              // オフセットは (d_reclen - 1)
    */
}

d_ino は inode 番号である。 d_off はディレクトリの先頭から次の linux_dirent の先頭までの距離である。 d_reclen はこの linux_dirent 全体のサイズである。 d_name はヌル文字で終わるファイル名である。

d_type は、構造体の最後のバイトであり、ファイルタイプを示す。 d_type は以下の値のいずれか一つを取る (<dirent.h> で定義されている)。

DT_BLK

ブロックデバイスである。

DT_CHR

キャラクターデバイスである。

DT_DIR

ディレクトリである。

DT_FIFO

名前付きパイプ (FIFO) である。

DT_LNK

シンボリックリンクである。

DT_REG

通常のファイルである。

DT_SOCK

UNIX ドメインソケットである。

DT_UNKNOWN

ファイルタイプが不明。

d_type フィールドは Linux 2.6.4 以降で実装されている。 このフィールドは、 linux_dirent 構造体の中で以前はゼロで埋められていた空間に配置されている。 したがって、2.6.3 以前のカーネルでは、このフィールドにアクセスしようとすると 常に値 0 (DT_UNKNOWN) が返される。

現在のところ、 d_type でファイルタイプを返す機能が完全にサポートされているのは、 いくつかのファイルシステムにおいてのみである (Btrfs, ext2, ext3, ext4 はサポートしている)。 どのアプリケーションも DT_UNKNOWN が返された際に適切に処理できなければならない。

getdents64()

元々の Linux の getdents() システムコールは、大きなファイルシステムと大きなファイルオフセットを扱うことができなかった。そのため、Linux 2.4 で getdents64() が追加された。 getdents64() では、 d_ino と d_off でビット幅の大きなデータ型が使われている。また、 getdents64() では d_type フィールドが明示的にサポートされている。

getdents64() システムコールは getdents() と似ているが、 2 番目の引数が以下の構造体が入ったバッファへのポインターである点が異なる。

struct linux_dirent64 {
    ino64_t        d_ino;    /* 64 ビットの inode 番号 */
    off64_t        d_off;    /* 次の構造体への 64 ビットのオフセット */
    unsigned short d_reclen; /* この dirent の大きさ */
    unsigned char  d_type;   /* ファイル種別 */
    char           d_name[]; /* (ヌル終端された) ファイル名 */
};

プログラムのソース

#define _GNU_SOURCE
#include <dirent.h>     /* DT_* 定数の定義 */
#include <fcntl.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/syscall.h>
#define handle_error(msg) \
        do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); } while (0)
struct linux_dirent {
    unsigned long  d_ino;
    off_t          d_off;
    unsigned short d_reclen;
    char           d_name[];
};
#define BUF_SIZE 1024
int
main(int argc, char *argv[])
{
    int fd;
    long nread;
    char buf[BUF_SIZE];
    struct linux_dirent *d;
    char d_type;
    fd = open(argc > 1 ? argv[1] : ".", O_RDONLY | O_DIRECTORY);
    if (fd == -1)
        handle_error("open");
    for (;;) {
        nread = syscall(SYS_getdents, fd, buf, BUF_SIZE);
        if (nread == -1)
            handle_error("getdents");
        if (nread == 0)
            break;
        printf("--------------- nread=%d ---------------\n", nread);
        printf("inode#    file type  d_reclen  d_off   d_name\n");
        for (long bpos = 0; bpos < nread;) {
            d = (struct linux_dirent *) (buf + bpos);
            printf("%8ld  ", d->d_ino);
            d_type = *(buf + bpos + d->d_reclen - 1);
            printf("%-10s ", (d_type == DT_REG) ?  "regular" :
                             (d_type == DT_DIR) ?  "directory" :
                             (d_type == DT_FIFO) ? "FIFO" :
                             (d_type == DT_SOCK) ? "socket" :
                             (d_type == DT_LNK) ?  "symlink" :
                             (d_type == DT_BLK) ?  "block dev" :
                             (d_type == DT_CHR) ?  "char dev" : "???");
            printf("%4d %10jd  %s\n", d->d_reclen,
                    (intmax_t) d->d_off, d->d_name);
            bpos += d->d_reclen;
        }
    }
    exit(EXIT_SUCCESS);
}