【发布时间】：2017-01-20 11:26:18
【问题描述】：
POSIX 函数 S_ISDIR 偶尔会骗我。
它告诉我一个目录存在，而它显然不存在。
这是一个说明问题的小程序：
#include <sys/stat.h>
#include <dirent.h>
#include <string>
#include <iostream>
#include <iomanip>
bool Is_Directory(const char* path_to_file){
struct stat fileInfo;
std::cout << lstat(path_to_file, &fileInfo) << " ";
return S_ISDIR(fileInfo.st_mode);
}
int main(){
std::cout << std::boolalpha;
std::cout << Is_Directory("folder") << '\n';
std::cout << Is_Directory("folder") << '\n';
std::cout << Is_Directory("folder") << '\n';
std::cout << Is_Directory("folder") << '\n';
std::cout << Is_Directory("folder") << '\n';
std::cout << Is_Directory("folder") << '\n';
}
如果我运行这个程序（很多次），很快，我会看到以下输出：
$./main
-1 false
-1 false
-1 false
-1 false
-1 false
-1 false
$./main
-1 false
-1 false
-1 true
-1 true
-1 true
-1 true
$./main
-1 false
-1 false
-1 false
-1 false
-1 false
-1 false
看看函数如何突然返回true，即使该目录不存在。
但奇怪的是，如果我将程序置于无限循环的检查中，它会继续说该目录不存在。只有通过快速连续地一次又一次地运行程序，我才能发现问题。
这是我目前尝试过的：
检查代码： 代码似乎没有错。
Macro: int S_ISDIR (mode_t m)
This macro returns non-zero if the file is a directory.
lstat 的错误代码始终为 -1，因此我认为填充 stat 时不会偶尔出现错误。
阅读文档：
我在lstat看到了以下文档：
lstat() is identical to stat(), except that if pathname is a symbolic
link, then it returns information about the link itself, not the file
that it refers to.
我并不完全理解这意味着什么，但也许它与我的问题有关？
所以我决定改用普通的stat()，但我仍然看到同样的问题。
不同的编译器：
我尝试了两种带有警告和消毒剂的不同编译器。g++ 和 clang++。两者都表现出相同的问题。
需要用 C 编译器编译吗？
我用 vanilla C 重新编写了程序（但仍然用 g++/clang++ 编译它）。
#include <sys/stat.h>
#include <dirent.h>
#include <stdio.h>
bool Is_Directory(const char* path_to_file){
struct stat fileInfo;
printf("%d ",lstat(path_to_file, &fileInfo));
return S_ISDIR(fileInfo.st_mode);
}
int main(){
printf("%d\n",Is_Directory("folder"));
printf("%d\n",Is_Directory("folder"));
printf("%d\n",Is_Directory("folder"));
printf("%d\n",Is_Directory("folder"));
printf("%d\n",Is_Directory("folder"));
printf("%d\n",Is_Directory("folder"));
}
突然之间，问题消失了。我一次又一次快速启动程序，但它总是正确地报告该目录不存在。
我切换回 C++ 代码，并再次运行我的测试。果然，偶有误报。
它是系统标头吗？
我将 C++ 头文件放入 C 版本中。程序仍然可以正常运行。
是 std::cout 吗？
也许std::cout 更慢，这就是我看到问题的原因......或者它可能完全不相关。也许使用std::cout 间接保留了导致问题的二进制文件中的某些内容。或者std::cout 是否对我的程序环境进行全局处理？
我在这里在黑暗中拍摄。
我尝试了以下方法：
#include <sys/stat.h>
#include <dirent.h>
#include <stdio.h>
#include <iostream>
bool Is_Directory(const char* path_to_file){
struct stat fileInfo;
printf("%d ",lstat(path_to_file, &fileInfo));
return S_ISDIR(fileInfo.st_mode);
}
int main(){
std::cout << "test" << std::endl;
printf("%d\n",Is_Directory("folder"));
printf("%d\n",Is_Directory("folder"));
printf("%d\n",Is_Directory("folder"));
printf("%d\n",Is_Directory("folder"));
printf("%d\n",Is_Directory("folder"));
printf("%d\n",Is_Directory("folder"));
}
啊哈！
$./main
test
-1 0
-1 0
-1 0
-1 0
-1 0
-1 0
$./main
test
-1 0
-1 0
-1 0
-1 0
-1 0
-1 0
$./main
test
-1 1
-1 0
-1 0
-1 0
-1 0
-1 0
$./main
test
-1 0
-1 0
-1 0
-1 0
-1 0
-1 0
$./main
test
-1 1
-1 0
-1 0
-1 0
-1 0
-1 0
$./main
test
-1 0
-1 0
-1 0
-1 0
-1 0
-1 0
现在它只是有时返回 true 的第一次检查。
就像std::cout 在某种程度上弄乱了S_ISDIR，但是在调用S_ISDIR 之后，它不会弄乱对S_ISDIR 的下一次调用。
调查来源：
我在/usr/include/sys中找到了S_ISDIR的源代码：
/* Test macros for file types. */
#define __S_ISTYPE(mode, mask) (((mode) & __S_IFMT) == (mask))
#define S_ISDIR(mode) __S_ISTYPE((mode), __S_IFDIR)
S_ISDIR似乎只是一个帮手，目录是否存在，已经由stat()决定了。 （同样，stat 和 lstat 我都试过了。我想使用fstat 吗？我不这么认为。我在网上找到了其他人在的例子使用
S_ISDIR 与我的示例代码相同）。
同样，当我将代码放入使用std::cout 进行检查和打印的无限循环时，它不会显示症状。这让我相信这个问题只发生在程序开始时，但我想这似乎也不是真的，因为如果你看看我的原始输出，它会：
$./main
-1 false
-1 false
-1 true
-1 true
-1 true
-1 true
操作系统/硬盘/系统库/编译器：
我的机器有问题吗？
不，我在Ubuntu 16.04.1 LTS。我在另一台机器CentOS 6.5 上用旧版本的g++ 尝试了这个。结果相同。
所以我的代码很糟糕。
隔离问题：
我已经简化了问题。
该程序有时会返回错误。
#include <sys/stat.h>
#include <iostream>
bool Is_Directory(const char* path_to_file){
struct stat fileInfo;
stat(path_to_file, &fileInfo);
return S_ISDIR(fileInfo.st_mode);
}
int main(){
std::cout << std::endl;
return Is_Directory("folder");
}
此程序将永远返回错误。
#include <sys/stat.h>
#include <iostream>
bool Is_Directory(const char* path_to_file){
struct stat fileInfo;
stat(path_to_file, &fileInfo);
return S_ISDIR(fileInfo.st_mode);
}
int main(){
return Is_Directory("folder");
}
为什么刷新缓冲区会导致目录有时存在？
实际上，如果我只刷新缓冲区，问题就会消失。
此程序将永远返回错误。
#include <sys/stat.h>
#include <iostream>
bool Is_Directory(const char* path_to_file){
struct stat fileInfo;
stat(path_to_file, &fileInfo);
return S_ISDIR(fileInfo.st_mode);
}
int main(){
std::cout.flush();
return Is_Directory("folder");
}
嗯，这可能是因为它没有什么可冲洗的。
只要我刷新至少一个字符，我们就会再次遇到问题。
这是真正的 MCVE：
#include <sys/stat.h>
#include <iostream>
int main(){
std::cout << std::endl;
struct stat fileInfo;
stat("f", &fileInfo);
return S_ISDIR(fileInfo.st_mode);
}
同样，无限循环不起作用。
该程序将永远返回（假设它在第一次尝试时很幸运）：
#include <sys/stat.h>
#include <iostream>
int main(){
while (true){
std::cout << std::endl;
struct stat fileInfo;
stat("f", &fileInfo);
if(S_ISDIR(fileInfo.st_mode)) return 0;
}
}
那么在重新启动进程以及刷新时会出现问题吗？
我抛弃了程序集，但这对我来说意义不大。
g++ -std=c++1z -g -c a.cpp
objdump -d -M intel -S a.o > a.s
a.o: file format elf64-x86-64
Disassembly of section .text:
0000000000000000 <main>:
#include <sys/stat.h>
#include <iostream>
int main(){
0: 55 push rbp
1: 48 89 e5 mov rbp,rsp
4: 48 81 ec a0 00 00 00 sub rsp,0xa0
b: 64 48 8b 04 25 28 00 mov rax,QWORD PTR fs:0x28
12: 00 00
14: 48 89 45 f8 mov QWORD PTR [rbp-0x8],rax
18: 31 c0 xor eax,eax
std::cout << std::endl;
1a: be 00 00 00 00 mov esi,0x0
1f: bf 00 00 00 00 mov edi,0x0
24: e8 00 00 00 00 call 29 <main+0x29>
struct stat fileInfo;
stat("f", &fileInfo);
29: 48 8d 85 60 ff ff ff lea rax,[rbp-0xa0]
30: 48 89 c6 mov rsi,rax
33: bf 00 00 00 00 mov edi,0x0
38: e8 00 00 00 00 call 3d <main+0x3d>
return S_ISDIR(fileInfo.st_mode);
3d: 8b 85 78 ff ff ff mov eax,DWORD PTR [rbp-0x88]
43: 25 00 f0 00 00 and eax,0xf000
48: 3d 00 40 00 00 cmp eax,0x4000
4d: 0f 94 c0 sete al
50: 0f b6 c0 movzx eax,al
53: 48 8b 55 f8 mov rdx,QWORD PTR [rbp-0x8]
57: 64 48 33 14 25 28 00 xor rdx,QWORD PTR fs:0x28
5e: 00 00
60: 74 05 je 67 <main+0x67>
62: e8 00 00 00 00 call 67 <main+0x67>
67: c9 leave
68: c3 ret
0000000000000069 <_Z41__static_initialization_and_destruction_0ii>:
69: 55 push rbp
6a: 48 89 e5 mov rbp,rsp
6d: 48 83 ec 10 sub rsp,0x10
71: 89 7d fc mov DWORD PTR [rbp-0x4],edi
74: 89 75 f8 mov DWORD PTR [rbp-0x8],esi
77: 83 7d fc 01 cmp DWORD PTR [rbp-0x4],0x1
7b: 75 27 jne a4 <_Z41__static_initialization_and_destruction_0ii+0x3b>
7d: 81 7d f8 ff ff 00 00 cmp DWORD PTR [rbp-0x8],0xffff
84: 75 1e jne a4 <_Z41__static_initialization_and_destruction_0ii+0x3b>
extern wostream wclog; /// Linked to standard error (buffered)
#endif
//@}
// For construction of filebuffers for cout, cin, cerr, clog et. al.
static ios_base::Init __ioinit;
86: bf 00 00 00 00 mov edi,0x0
8b: e8 00 00 00 00 call 90 <_Z41__static_initialization_and_destruction_0ii+0x27>
90: ba 00 00 00 00 mov edx,0x0
95: be 00 00 00 00 mov esi,0x0
9a: bf 00 00 00 00 mov edi,0x0
9f: e8 00 00 00 00 call a4 <_Z41__static_initialization_and_destruction_0ii+0x3b>
a4: 90 nop
a5: c9 leave
a6: c3 ret
00000000000000a7 <_GLOBAL__sub_I_main>:
a7: 55 push rbp
a8: 48 89 e5 mov rbp,rsp
ab: be ff ff 00 00 mov esi,0xffff
b0: bf 01 00 00 00 mov edi,0x1
b5: e8 af ff ff ff call 69 <_Z41__static_initialization_and_destruction_0ii>
ba: 5d pop rbp
bb: c3 ret
我尝试关注stat 源代码，但迷路了。
C++ 源代码更容易理解。这是来自/bits/ostream.tcc 的刷新函数：
template<typename _CharT, typename _Traits>
basic_ostream<_CharT, _Traits>&
basic_ostream<_CharT, _Traits>::
flush()
{
// _GLIBCXX_RESOLVE_LIB_DEFECTS
// DR 60. What is a formatted input function?
// basic_ostream::flush() is *not* an unformatted output function.
ios_base::iostate __err = ios_base::goodbit;
__try
{
if (this->rdbuf() && this->rdbuf()->pubsync() == -1)
__err |= ios_base::badbit;
}
__catch(__cxxabiv1::__forced_unwind&)
{
this->_M_setstate(ios_base::badbit);
__throw_exception_again;
}
__catch(...)
{ this->_M_setstate(ios_base::badbit); }
if (__err)
this->setstate(__err);
return *this;
}
它似乎调用了pubsync()，这导致我在/ext/stdio_sync_filebuf.h 中使用sync() 方法：
sync()
{ return std::fflush(_M_file); }
virtual std::streampos
seekoff(std::streamoff __off, std::ios_base::seekdir __dir,
std::ios_base::openmode = std::ios_base::in | std::ios_base::out)
{
std::streampos __ret(std::streamoff(-1));
int __whence;
if (__dir == std::ios_base::beg)
__whence = SEEK_SET;
else if (__dir == std::ios_base::cur)
__whence = SEEK_CUR;
else
__whence = SEEK_END;
#ifdef _GLIBCXX_USE_LFS
if (!fseeko64(_M_file, __off, __whence))
__ret = std::streampos(ftello64(_M_file));
#else
if (!fseek(_M_file, __off, __whence))
__ret = std::streampos(std::ftell(_M_file));
#endif
return __ret;
}
virtual std::streampos
seekpos(std::streampos __pos,
std::ios_base::openmode __mode =
std::ios_base::in | std::ios_base::out)
{ return seekoff(std::streamoff(__pos), std::ios_base::beg, __mode); }
}; sync()
{ return std::fflush(_M_file); }
virtual std::streampos
seekoff(std::streamoff __off, std::ios_base::seekdir __dir,
std::ios_base::openmode = std::ios_base::in | std::ios_base::out)
{
std::streampos __ret(std::streamoff(-1));
int __whence;
if (__dir == std::ios_base::beg)
__whence = SEEK_SET;
else if (__dir == std::ios_base::cur)
__whence = SEEK_CUR;
else
__whence = SEEK_END;
#ifdef _GLIBCXX_USE_LFS
if (!fseeko64(_M_file, __off, __whence))
__ret = std::streampos(ftello64(_M_file));
#else
if (!fseek(_M_file, __off, __whence))
__ret = std::streampos(std::ftell(_M_file));
#endif
return __ret;
}
virtual std::streampos
seekpos(std::streampos __pos,
std::ios_base::openmode __mode =
std::ios_base::in | std::ios_base::out)
{ return seekoff(std::streamoff(__pos), std::ios_base::beg, __mode); }
};
据我所知，C++ 正在将这项工作交给std::fflush。
在做了更多测试后，我发现
来自<iostream> 的fflush() 存在问题，但来自<stdio.h> 的fflush() 没有。
我试图从fflush() 向后追溯，但我认为我触及了源代码边界。
This function is a possible cancellation point and therefore not
marked with __THROW. */
extern int fflush (FILE *__stream);
__END_NAMESPACE_STD
#ifdef __USE_MISC
/* Faster versions when locking is not required.
This function is not part of POSIX and therefore no official
cancellation point. But due to similarity with an POSIX interface
or due to the implementation it is a cancellation point and
therefore not marked with __THROW. */
extern int fflush_unlocked (FILE *__stream);
#endif
所以它一定是我正在链接的东西？
//exhibits the problem
#include <sys/stat.h>
#include <iostream>
int main(){
printf("\n");fflush(stdout);
struct stat fileInfo;
stat("f", &fileInfo);
return S_ISDIR(fileInfo.st_mode);
}
g++ -std=c++11 -o main a.cpp
ldd main
linux-vdso.so.1 => (0x00007ffdc878e000)
libstdc++.so.6 => /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6 (0x00007f1300c00000)
libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f1300837000)
libm.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libm.so.6 (0x00007f130052d000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x000055bace4bc000)
libgcc_s.so.1 => /lib/x86_64-linux-gnu/libgcc_s.so.1 (0x00007f1300316000)
//works correctly
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
int main(){
printf("\n");fflush(stdout);
struct stat fileInfo;
stat("f", &fileInfo);
return S_ISDIR(fileInfo.st_mode);
}
g++ -std=c++11 -o main a.cpp
ldd main
linux-vdso.so.1 => (0x00007ffd57f7c000)
libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f482dc6c000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x000055828633a000)
我假设libstdc++.so.6 不适合使用S_ISDIR，但libc.so.6 是吗？我是否应该单独构建使用S_ISDIR 的代码，然后将其与C++ 代码链接？我怎样才能更快地发现这样的问题？我还是不明白发生了什么。我是否因为链接了错误的库而践踏/观察了错误的记忆？你将如何解决这个问题？
【问题讨论】：
-
只有系统调用成功才能分析
lstat()返回的模式。如果失败，它会返回-1（它可能根本没有修改fileInfo中的数据——尽管这些值是不确定的）。你在fileInfo.st_mode中得到的是垃圾，因为lstat()失败了——它可以随心所欲地为S_ISDIR()返回真或假。 -
如果
lstat返回 -1，那么您正在针对未初始化的struct stat运行S_ISDIR。 -
“lstat 的错误代码始终为 -1，所以我认为填充 stat 时不会出现偶然错误。” 哎呀。
-
“POSIX 函数 S_ISDIR 偶尔会对我说谎。它告诉我存在一个目录” 了解这不是
S_ISDIR所做的事情至关重要。它不会告诉您目录是否存在。它告诉你已经在磁盘上找到的文件（通过stat）是否是一个目录。有一个重要的区别！在您的情况下，stat已经失败，如 -1s 所示，因此不存在具有该名称的文件...目录或其他。
标签： c++ filesystems posix cout stat