Windows系统下使用C语言编写单线程的文件备份程序
写在最前方
源路径：即From-Path，你准备要备份的资料
目的路径：即To-Path，你准备要存储备份的资料的地方
稍微回想一下，上一次写的代码，本次的任务是遍历目录及其子目录，那么这回要干的就是将上次遍历过的数据，挪一下窝，到我们想要他们去的位置。
这涉及到两个操作，遍历和拷贝，前一个动作我们在上一回已经实现了，只需做小小的改动，就能够使用。后一个动作也是需要靠WindowsAPI来完成，至于哪些，稍后再提。
现在先让我们完成一个魔法，3,2,1！：
do{
puts("-------------------------------------------------");
fprintf(stdout,"TheDefaultPathis:%s\n",DEFAULT_TO_PATH);
fprintf(stdout,"NowThePathis:%s\n",get_backup_topath());
puts("-------------------------------------------------");
puts("ThatisaSystemBackUpSoftwareforWindows!");
puts("Listofthesoftwarefunction:");
puts("1.BackUp");
puts("2.SetBackUpTO-PATH");
puts("3.ShowTO-PATHHistory");
puts("4.ReadMe");
puts("5.Exit");
puts("-------------------------------------------------");
对界面稍微有了一些改动。
新增了第三行和第四行的系统默认目的路径和当前使用的目的路径。
新增了倒数第四行的查看目的路径历史纪录的功能。
在main函数外头需要externDEFAULT_TO_PATH;因为引用了setPath.c里的一个全局变量。
写在中间
我们曾经提到要让函数的功能更加清晰，为了达到这个目的，应该把可能用到的一些原生库函数包裹一下，让可能发生的错误尽量掌握在我们自己的手里
安全函数
新建safeFunc.hsafeFunc.c
考虑一下我们需要包裹的函数：malloc，free，fopen三个库函数。
为了不让后方的多线程实现产生更多的以后，不单独使用全局错误输出。
让我来将他们实现一下
我不会省略一些看似不必要的东西，例如注释，而是完整的呈现出来，如果觉得篇幅过长，可以选择跳跃的阅读。
魔法来了,3,2,1！
#include<stdio.h>/*size_t*/
#include<stdlib.h>
#include<setjmp.h>
#defineTRY_TIMES3
typedefstruct_input_para{
char*file;/*待打开或创建的文件名*/
char*mode;/*打开的模式*/
}params;
jmp_bufmalc_jmp;/*Malloc_s*/
jmp_buffopn_jmp;/*Fopen*/
/**
*@version1.02015/10/01
*@authorwushengixin
*@param...参看结构体说明
可传入任意的个数的，形式为.file="xxx",.mode="x"的参数
*function用于使用默认参数，并调用函数Fopen进行打开操作
*/
#defineFopen_s(...)Fopen((params){.file=NULL,.mode="r",__VA_ARGS__})
FILE*Fopen(constparamsfile_open)；
/**
*@version1.02015/10/01
*@authorwushengxin
*paramsizes输入需要分配的大小
*function用于隐藏一些对错误的处理，并调用malloc库函数分配空间
*/
void*Malloc_s(size_tsizes);
/**
*@version1.02015/10/01
*@authorwushengxin
*@paraminput外部传入的等待释放的指针
*function用于隐藏一些对错误的处理，并调用free库函数进行释放指针
*/
voidFree_s(void*input);
里面用到了一些新的特性，如果使用GCC/Clang作为编译器的，记得要开启-std=c11支持。
这几个函数就不再详细解释，而是简略说几个，接下来放上实现代码：
FILE*Fopen(constparamsfile_open)
{
inttimes=0;
FILE*ret_p=NULL;
if(file_open.file==NULL)
{
fputs("TheFileNameisEMPTY!ComfirmitandTryAgain",stderr);
returnret_p;
}
setjmp(fopn_jmp);/*fopn_jmpTothere*/
ret_p=fopen(file_open.file,file_open.mode);
if(ret_p==NULL)
{
if(times++<TRY_TIMES)
longjmp(fopn_jmp,0);/*fopn_jmpFromhere*/
fprintf(stderr,"TheFile:%sOpenwithMode(%s)Fail!\n",file_open.file,file_open.mode);
}
returnret_p;
}
void*Malloc_s(size_tsizes)
{
inttimes=0;
void*ret_p=NULL;
if(sizes==0)
returnNULL;
setjmp(malc_jmp);/*malc_jmpToThere*/
ret_p=malloc(sizes);
if(ret_p==NULL)
{
if(times++<TRY_TIMES)/*malc_jmpFromHere*/
longjmp(malc_jmp,0);
fputs("AllocateMemoryFail!",stderr);
}
returnret_p;
}
voidFree_s(void*input)
{
if(input==NULL)
{
#if!defined(NOT_DEBUG_AT_ALL)
fputs("SentANULLpointertotheFree_sFunction!"，stderr);
#endif
return;
}
free(input);
input=NULL;
}
第一个函数是用外部定义的宏`Fopen_s`启动它，这里没有实现隐藏它。
最后一个函数中使用了预处理的机制，如果在头文件中定义了`#defineNOT_DEBUG_AT_ALL`，这个输出将不在出现
安全函数已经撰写完成，接下来就是干正事了
setPath.h
我们首先要将程序里保存上默认的目的路径，首先想到用常量#define...
其次应该要确保当前目的路径不被其他非法的渠道访问，那就应该用一个static字符数组存储。
接下来就是要提供一个函数当作接口(这里用了接口这个术语不知道合不合适)，来获取当前实际在使用的目的路径get_backup_topath。
这里还需要将之前实现过的repl_str，再次实现一次，因为之前的显示功能只是测试，并不会实际应用到程序当中。
完成这两个功能函数以后，再去考虑实现怎么样设置路径，存储路径，以及使用文件流操作来缓存历史目的路径
#include"safeFunc.h" #defineSELF_LOAD_DEFAULT_PATH"C:/" #defineMIN_PATH_NAME_MAX_PATH/*最小的限制*/ #defineLARGEST_PATH_NAME32767/*路径的最大限制*/ /* *@version1.02015/10/02 *@authorwushengxin *@function用于返回当前使用的目的路径 */ constchar*get_backup_topath(); /** *@version1.02015/09/28 *@authorwushengxin *@paramsrc外部传入的，用于调整 *@function用于替换路径中的/为\的 */ voidrepl_str(char*src);
对应的实现中，会定义一个静态的字符数组，且在头文件中能够看见，很多是在`showFiles`里定义过的。
定义过的函数，例如`repl_str`需要把`showFiles.c`中的**实现**，使用`#if0...#endif`进行注释掉，不然会发生重定义的错误。
setPath.c
#include"setPath.h"
staticcharto_path_buf[LARGEST_PATH_NAME]=SELF_LOAD_DEFAULT_PATH;
constchar*DEFAULT_TO_PATH=SELF_LOAD_DEFAULT_PATH;
constintLARGEST_PATH=LARGEST_PATH_NAME;
constchar*get_backup_topath()
{
returnto_path_buf;
}
voidrepl_str(char*src)
{
size_tlength=strlen(src);
for(size_ti=0;i<=length;++i)
{
if(src[i]=='/')
src[i]='\\';
}
return;
}
有了上面的代码，主界面就再次能够无误运行了，那么剩下的就是实现，设置目的路径，存储目的路径到本地，显示目的路径，分别对应主界面的2,3。
怎么实现比较好，再开始之前，分析一下会遇到的情况：
我们在得到目的路径之后，会将其拷贝给默认路径to_path_buf，并且将其存储到本地缓存文件中，以便下次程序开始时可以直接使用上一次的路径
还可以使用另一个文件存储所有用过的历史路径，包含时间信息。
那么这就要求我们首先实现存储目的路径的功能，其次再实现设置目的路径的功能，最后实现显示目的路径的功能
注：两个看似无用的全局变量(const)是为了其他文件的可见性而设立的，且相对于#define能够省一些无足轻重的空间。
存储目的路径store_hist_path
setPath.h
#include<time.h>
/**
*@version1.02015/10/02
*@versionwushengxin
*@parampath需要存储的路径
*@function用于存储路径到本地文件"show_hist"和"use_hist"
*/
voidstore_hist_path(constchar*path);
setPath.c
voidstore_hist_path(constchar*path)
{
time_tctimes;
time(&ctimes);/*获取时间*/
FILE*input_use=Fopen_s(.file="LastPath.conf",.mode="w");/*每次写入覆盖*/
FILE*input_show=Fopen_s(.file="PathHistory.txt",.mode="a");
if(!input_show||!input_use)
{
#if!defined(NOT_DEBUG_AT_ALL)
fputs("Open/CreatetheFileFail!",stderr);
#endif
return;
}
fprintf(input_use,"%s\n",path);/*写入*/
fprintf(input_show,"%s%s",path,ctime(&ctimes));
fclose(input_show);
fclose(input_use);
return;
}
`time`和`ctime`函数的使用网路上的介绍更加全面，这里不做解释。
完成了存储的函数之后，便是实现从键盘读取并且设置默认路径
设置目的路径set_enter_path
在此处需要停下来在此思考一下，如果用户输入了错误的路径(无效路径或者恶意路径)，也应该被读取吗？所以应该增加一个检查，用于确认路径的有效性。
setPath.h
#include<string.h>
#include<io.h>/*_access*/
enum{NOT_EXIST=0,EXIST=1};
/**
*@version1.02015/10/02
*@authorwushengxin
*@function用于读取从键盘输入的路径并将之设置为默认路径，并存储。
*/
voidset_enter_path();
/**
*@version1.02015/10/02
*@authorwushengxin
*@parampath用于检查的路径
*@function用于检查用户输入的路径是否是有效的
*/
intis_valid_path(constchar*path);
setPath.c
intis_valid_path(constchar*path)
{/*_access后方有解释*/
if(_access(path,0)==0)/*是否存在*/
returnEXIST;
else
returnNOT_EXIST;
}
voidset_enter_path()
{
intintJudge=0;/*用来判断是否决定完成输入*/
chartmpBuf[LARGEST_PATH_NAME];/**临时缓冲区**/
while(1)
{
printf("EnterThePathYouwant!\n");
fgets(tmpBuf,LARGEST_PATH_NAME*sizeof(char),stdin);/*获取输入的路径*/
sscanf(tmpBuf,"%s",to_path_buf);
if(is_valid_path(to_path_buf)==NOT_EXIST)
{
fprintf(stderr,"YourEnterisEmpty,SoLoadtheDefaultPath\n");
fprintf(stderr,"%s\n",SELF_LOAD_DEFAULT_PATH);
strcpy(to_path_buf,SELF_LOAD_DEFAULT_PATH);
}
fprintf(stdout,"YourEnteris\"%s\"?(1foryes,0forno)\n",to_path_buf);
fgets(tmpBuf,LARGEST_PATH_NAME*sizeof(char),stdin);
sscanf(tmpBuf,"%d",&intJudge);/*获取判断数的输入*/
if(intJudge!=0)
{
if(to_path_buf[strlen(to_path_buf)-1]!='/')
strcat(to_path_buf,"/");/*如果最后一个字符不是'/'，则添加，这里没考虑是否越界*/
store_hist_path(to_path_buf);
break;
}/*if(intJudge)*/
}/*while(1)*/
return;
}/*set_enter_path*/
这一组函数的功能稍微复杂，大体来说便是`读取路径输入->检查路径有效性->读取判断数->是否结束循环`
其中`_access`函数有些渊源，因为这个函数被大家所熟知的是这个形式`access`，但由于这个形式是**POSIX**标准，故**Windows**将其实现为`_access`，用法上还是一样的，就是名字不同而已。
显示历史路径show_hist_path
setPath.h
/** *@version1.02015/10/02 *authorwushengxin *function用于在窗口显示所有的历史路径 */ voidshow_hist_path();
setPath.c
voidshow_hist_path()
{
system("cls");
charoutBufName[LARGEST_PATH_NAME]={'\0'};
FILE*reading=Fopen_s(.file="PathHistory.txt",.mode="r");
if(!reading)
return;
for(inti=1;i<=10&&(!feof(reading));++i)
{
fgets(outBufName,LARGEST_PATH_NAME*sizeof(char),reading);
fprintf(stdout,"%2d.%s",i,outBufName);
}
fclose(reading);
system("pause");
return;
}
剩下最后一个收尾工作
初始化路径
每次程序启动的时候，我们都会读取本地文件，获取上一次程序使用的最后一个路径，作为当前使用的目的路径
初始化目的路径init_path
setPath.h
/** *@versions1.02015/10/02 *@authorwushengxin *@function用于每次程序启动时初始化目的路径 */ voidinit_path();
setPath.c
voidinit_path()
{
intlen=0;
charlast_path[LARGEST_PATH_NAME]={'\0'};
FILE*hist_file=Fopen_s(.file="LastPath.conf",.mode="r");
if(!hist_file)/*打开失败则不初始化*/
return;
fgets(last_path,LARGEST_PATH_NAME,hist_file);
len=strlen(last_path);
if(len>1)
{
last_path[len-1]='\0';/*消除一个多余的‘\n'*/
strcpy(to_path_buf,last_path);
}
return;
}
这样就大功告成了，对于这个函数中的后`8`行代码，没使用惯用的`fgets配合sscanf`是因为如果这么干的话，需要搭配一个`memset`函数清零，后面会有解释。
对于memset的解释
这个函数对于大的内存块的初始化实际上是很慢的，当然我们这个30KB左右大概的内存可能影响还没有那么大，但是上兆以后，调用memset就是一种性能问题了，很多情况下，编译器在开启高优化等级之后会自动帮你取消memset的隐式调用
什么隐式调用，例如init_path的第二行代码，声明并且用花括号初始化这个数组的时候，就会调用隐式memset。
写在中间
上面完成了界面的大部分功能，剩下的便是备份这个主要功能。
在完成备份之前，首先想想要如何构造这个备份模型
既然是备份，如果不想扩展为多线程的形式，参考第一次写的遍历函数(show_structure)直接找到文件便调用WindowsAPI(稍后介绍)进行复制即可，不需要讲待备份的文件路径保存下来。
如果要考虑多线程扩展，我们就需要从长计议。
对于一个备份模型，最好的莫过于使用一个队列，依旧实行的是遍历模式，但是将找到的文件路径保存，并放入一个先进先出的队列中，这样我们就能够保证在扩展成多线程的时候，可以有一个很清晰的模型参考。
那么现在的任务就是实现这个用于备份的队列模型。
队列模型
- 应该有一个容器空间：用于存放路径
- 有队首队尾标志
- O(1)复杂度的检查队列是否为空的接口或标志
- O(1)复杂度的返回容器容量的接口或标志，容器容量应该固定不变
使用一些面向对象的黑魔法，保存一些操作函数防止代码混乱。
- 初始化函数
- 释放函数
- 弹出操作函数
- 压入操作函数
- 队列实体
考虑到要存储的是字符串，并且由于WindowsAPI的参数需求，对于一个文件，我们需要存储的路径有两个<源路径，目的路径>，对此应该再使用一个路径模型结构体包裹他们，则空间的类型就相应改变一下
新建Queue.hQueue.c
Queue.h
typedefstruct_vector_queuequeue; typedefstruct_combinecombine; |返回值||函数类型名||参数类型| typedefint(*fpPushBack)(queue*__restrict,constchar*__restrict,constchar*__restrict); typedefconstcombine*(*fpPopFront)(queue*); typedefvoid(*fpDelete)(queue*);
五个typedef不知道有没有眼前一懵。，希望能够很好的理解
前两个是结构体的声明，分别对应着队列模型和路径模型。
后两个是函数指针，作用是放在结构体里，使C语言的结构体也能够拥有一些简单的面向对象功能，例如成员函数功能，原理就是可以给这些函数指针类型的变量赋值。稍后例子更加明显。试着解读一下，很简单的。
struct_combine{
char*src_from_path;/*源路径*/
char*dst_to_path;/*目的路径*/
};
struct_vector_queue{
combine**path_contain;/*存储路径的容器主体*/
unsignedintrear;/*队尾坐标*/
unsignedintfront;/*队首坐标*/
intempty;/*是否为空*/
unsignedintcapcity;/*容器的容量*/
fpPushBackPushBack;/*将元素压入队尾*/
fpPopFrontPopFront;/*将队首出队*/
fpDeleteDelete;/*析构释放整个队列空间*/
};
/**
*@version1.02015/10/03
*@authorwushengxin
*@paramobject外部传入的对象指针，相当于this
*@function初始化队列模型，建立队列实体，分配空间，以及设置属性。
*/
intnewQueue(queue*object);
可以看到，上方的函数指针类型，被用在了结构体内，此处少了一个初始化函数，是因为不打算把他当作成员函数(借用面向对象术语)
在使用的时候可以直接obj_name.PushBack(...,...,...);
更详细的可以看后面的实现部分。成为成员函数的三个函数，将被实现为static函数，不被外界访问。
queue.c
intnewQueue(queue*object)
{
queue*loc_que=object;
combine**loc_arr=NULL;
loc_arr=(combine**)Malloc_s(CAPCITY*sizeof(combine*));
if(!loc_arr)
return1;
loc_que->capcity=CAPCITY;/*容量*/
loc_que->front=0;/*队首*/
loc_que->rear=0;/*队尾*/
loc_que->path_contain=loc_arr;/*将分配好的空间，放进对象中*/
loc_que->PushBack=push_back;
loc_que->PopFront=pop_front;
loc_que->Delete=del_queue;
return0;
}
在初始化函数中，可以看到，设置了队首队尾以及容量，分配了容器空间，配置了成员函数。
最后三句配置函数的语句中，push_back,pop_front,del_queue在后方以static函数实现。
但是由于没有声明，所以切记要将三个static函数的实现放在newQueue的前方
/**
*@version1.02015/10/03
*@authorwushengxin
*@paramobject外部传入的对象指针相当于this
*@function释放整个队列实体的空间
*/
staticvoiddel_queue(queue*object)
{
Free_s(object->path_contain);
return;
}
/**
*@version1.02015/10/03
*@authorwushengxin
*@paramobject外部传入的对象指针相当于this
src源路径
dst目的路径
*@function将外部传入的<源路径，目的路径>存入队列中
*/
staticintpush_back(queue*__restrictobject,constchar*__restrictsrc,constchar*__restrictdst)
{
inttimes=0;
char*loc_src=NULL;/*本地变量，尽量利用寄存器以及缓存*/
char*loc_dst=NULL;
combine*loc_com=NULL;
queue*loc_que=object;
size_tlen_src=strlen(src);/*获取路径长度*/
size_tlen_dst=strlen(dst);
size_trear=loc_que->rear;/*获取队尾*/
size_tfront=loc_que->front;/*获取队首*/
loc_src=Malloc_s(len_src+1);/*分配空间*/
if(!loc_src)
return1;
loc_dst=Malloc_s(len_dst+1);
if(!loc_dst)
return2;
strcpy(loc_src,src);
strcpy(loc_dst,dst);
loc_com=Malloc_s(sizeof(combine));
if(!loc_com)
return3;
loc_com->dst_to_path=loc_dst;
loc_com->src_from_path=loc_src;
loc_que->path_contain[rear++]=loc_com;/*将本地路径加入实体*/
loc_que->rear=(rear%CAPCITY);/*用数组实现循环队列的步骤*/
if(loc_que->rear==loc_que->front)
loc_que->empty=0;
return0;
}
/**
*@version1.02015/10/03
*@authorwushengxin
*@paramobject外部传入的对象指针
*/
staticconstcombine*pop_front(queue*object)
{
size_tloc_front=object->front;/*获取当前队首*/
combine*loc_com=object->path_contain[loc_front];/*获取当前文件名*/
object->path_contain[loc_front]=NULL;/*出队操作*/
object->front=((object->front)+1)%20;/*完成出队*/
if(object->front==object->rear)
object->empty=1;
else
object->empty=0;
returnloc_com;
}
一个一个的说这些函数
del_queue：释放函数，直接调用Free_s
push_back:压入函数，将外部传入的两个原始的没有组成的路径字符串，组合成一个combine，并压入路径，每次都判断并置是否为空标志位，实际上这个函数中有累赘代码的嫌疑，应该再分出一个函数，专门用来分配三个空间，防止这个函数过长(接近40行)
pop_front:弹出函数，将队列的队首combine弹出，用于复制，但是这里有一个隐患，就是要将释放的工作交给外者，如果疏忽大意的话，隐患就是内存泄漏。
没有特地的提供一个接口，用来判断是否为空，因为当编译器一优化，也会将这种接口给优化成直接使用成员的形式，某种形式上的内联。
队列模型设计完毕，可以开始设计备份模型
备份模型可以回想一下之前的遍历函数，大体的结构一样，只是此处为了扩展成多线程，需要添加一些多线程的调用函数，以及为了规格化，需要添加一个二级界面
先设计一下二级界面
二级界面
思考一下，这个界面要做什么
选择是否开始备份
并且源路径需要在此处输入
返回上一级
新建backup.hbackup.c文件
在主界面选择1以后就会调用二级界面的函数
列出二级界面的选项
1StartBackup
2BackTolastlevel
backup.h
/**
*@version1.02015/10/03
*@authorwushengxin
*function显示二级界面
*/
voidsec_main_windows();
backup.c
voidsec_main_windows()
{
chartmpBuf[256];
intselects;
do{
setjmp(select_jmp);
system("cls");
puts("-------------------1.BackUp------------------");
puts("ForThisSelect,YoucanchooseTwoOptions:");
puts("1.StartBackup(TheDirectoryPathThatYouEnterLATER)");
puts("2.BackTolastlevel");
puts("-----------------------------------------------");
fprintf(stdout,"EnterYourSelection:");
fgets(tmpBuf,256,stdin);
sscanf(tmpBuf,"%d",&selects);
if(selects!=1&&selects!=2)
{
fprintf(stdout,"\nYourSelect\"%s\"isInvalid!\nTryAgain\n",tmpBuf);
longjmp(select_jmp,1);
}
switch(selects)
{
jmp_bufenter_path_jmp;
case1:
{
chartmpBuf[LARGEST_PATH],tmpPath[LARGEST_PATH];/*使用栈分配空间，因为只用分配一次*/
setjmp(enter_path_jmp);/*enterjumptothere*/
puts("EntertheFullPathYouwanttoBackUp(e.g:C:/Programing/)");
fprintf(stdout,"OrEnterqtobacktoselect\nYourEnter:");
fgets(tmpBuf,LARGEST_PATH,stdin);
sscanf(tmpBuf,"%s",tmpPath);
if(_access(tmpPath,0)!=0)/*检查路径是否存在，有效*/
{
if(tmpPath[0]=='q'||tmpPath[0]=='Q')
longjmp(select_jmp,0);/*回到可以选择返回的界面*/
fprintf(stderr,"ThePathYouEnterisNotExit!\nTryAgain:");
longjmp(enter_path_jmp,0);/*enterjumpfromhere*/
}
}
break;
case2:
return;
default:
break;
}/*switch*/
}while(1);
return;
}
这个函数只说几点，首先是`switch`的`case1`，之所以用**花括号**包裹起来的原因是，这样才能在里面定义**本地变量**，直接在冒号后面定义是**编译错误**，这个特性可能比较少用，这里提一下，前面也有说过。
写在最后方
剩下的就是编写主要的功能函数和线程调用函数了。