Funkcje jdra i powoki suce do obsugi lokalnych plikw, katalogw i dyskw

(1)

Funkcje obsługi lokalnych plików, katalogów i dysków

Jacek Matulewski

30 kwietnia 2015 Programowanie Windows

http://www.fizyka.umk.pl/~jacek/dydaktyka/winprog/

(2)

Systemy plików w Windows

• FAT (ang. file allocation table) – system plików opracowany przez QDOS (dyskietki, 70s), system kupiony przez Microsoft.

Potem używany także w MS-DOS i Windows.

Tablica alokacji plików przechowuje informacje o ułożeniu poszczególnych plików w klastrach (jednostkach alokacji),

na które podzielony jest nośnik.

1983 – FAT16 dla dysków twardych (65535 klastrów, < 2GB) 1997 – FAT32 dla dysków > 2GB, teoretycznie do 124GB

• NTFS – dziennik zmian, szyfrowanie, kompresja „w locie”, prawa dostępu do plików i katalogów (ACL), transakcyjność

• WinFS – eksperymentalny system plików oparty na bazie danych SQL Server (projekt wycofany w 2006)

• ReFS (ang. resilient file system, odporny) – następca NTFS w Windows Server 2012 i Windows 8, pliki i informacje o plikach (metadane)

umieszczone w bazie danych, samonaprawiający się, autodetekcja, 16EB

(3)

Funkcje jądra dotyczące plików

• Większość zaimplementowana w kernel32.dll

• Operacje na plikach: kopiowanie, przenoszenie, usuwanie, tworzenie, odczytywanie zawartości, zapisywanie

• Odczytywanie informacji o plikach

• Łącza symboliczne, twarde, miękkie

• Wyszukiwanie plików, listowanie plików w katalogu

• Kompresja (LZ), zob. także Compression API

• Szyfrowanie, zob. także CryptoAPI

(4)

Funkcje jądra – operacje na plikach

• Funkcje z biblioteki kernel32.dll

• Kopiowanie plików: CopyFile(źródło, nowy, czyNadpisać)

• CopyFileEx – dodatkowo: funkcja zwrotna (callback), do której przesyłane są informacje o postępie kopiowania, możliwość anulowania procesu, CopyProgressRoutine

opcje: wyłączenie buforowania, ponowienie przy niepowodzeniu, kopiowanie zaszyfrowanych, obsługa linków symbolicznych

• CopyFileTransacted – transakcyjne kopiowanie plików, część większego API Transcactional NTFS API (TxF),

dodane w Windows Vista, ale wycofywane z użycia

• CopyFile2(źródło, cel, dużoParametrów) – Windows 8/2012, także w dla Store Apps, uporządkowane API

(5)

Funkcje jądra – operacje na plikach

• Przykład użycia CopyFileEx do kopiowania ze śledzeniem postępu

CopyFileEx(

_T("C:\\Katalog-Źródło\\Plik-Źródło.rozsz"), //źródło _T("C:\\Katalog-Cel\\Plik-Cel.rozsz "), //cel

(LPPROGRESS_ROUTINE)&ProceduraKopiowania, //callback func.

NULL, //dane przesyłane do procedury

0, //anulowanie, przy ponownym uruchomieniu

COPY_FILE_ALLOW_DECRYPTED_DESTINATION); //opcje

Przykładowa flaga: kopiowanie pliku powiedzie się nawet, gdy plik docelowy nie będzie mógł być zaszyfrowany

(6)

Funkcje jądra – operacje na plikach

• Procedura kopiowania – sygnatura (wszystkie parametry _In_)

DWORD CALLBACK ProceduraKopiowania(

LARGE_INTEGER TotalFileSize, //rozmiar pliku

LARGE_INTEGER TotalBytesTransferred, //bajty przesłane LARGE_INTEGER StreamSize, //rozmiar strumienia w bajtach LARGE_INTEGER StreamBytesTransferred, //b. przesł. strum.

DWORD dwStreamNumber, //numer bieżącego strumienia DWORD dwCallbackReason, //powód wywołania procedury HANDLE hSourceFile, //uchwyt pliku źródłowego

HANDLE hDestinationFile, //uchwyt pliku docelowego

LPVOID lpData) //dane przesyłane z CopyFileEx, 4. par.

{

...

}

(7)

Funkcje jądra – operacje na plikach

• Procedura kopiowania – przykładowe ciało

DWORD CALLBACK ProceduraKopiowania(...) {

double procent =

(double(TotalBytesTransferred.QuadPart*100)) / (double(TotalFileSize.QuadPart));

if(procent >= 100) {

MessageBox(NULL, _T("Kopiowanie zakończone"), _T("Kopiowanie pliku"), MB_OK);

return PROGRESS_STOP;

}

else return PROGRESS_CONTINUE;

}

(8)

Funkcje jądra – operacje na plikach

• Analogicznie wygląda przenoszenie plików,

funkcje: MoveFile(Ex) i MoveFileTransacted

• DeleteFile – usuwanie pliku

• OpenFile  CreateFile(2) – otwarcie istniejącego

lub utworzenie nowego pliku (zwraca uchwyt HANDLE do pliku) np. do czytania lub pisania: ReadFile(Ex), WriteFile(Ex)

hPlik = CreateFile("Plik.dat", //nazwa pliku

GENERIC_WRITE, //tylko do czytania 0, //bez współdzielenia

NULL, //domyślne ust. bezpiecz.

CREATE_NEW, //tylko tworzenie nowego FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, //zwykły plik (atr) NULL); //plik-szablon/wzór atr.

(9)

Funkcje jądra – operacje na plikach

• Analogicznie wygląda przenoszenie plików,

funkcje: MoveFile(Ex) i MoveFileTransacted

• DeleteFile – usuwanie pliku

• OpenFile  CreateFile(2) – otwarcie istniejącego

lub utworzenie nowego pliku (zwraca uchwyt HANDLE do pliku) np. do czytania lub pisania: ReadFile(Ex), WriteFile(Ex)

BOOL wynik = WriteFile(

hPlik, //uchwyt otwartego wcześniej pliku

bufor, //np. char bufor[] = "Tekst do zapisania"

rozmiar, //liczba bajtów do zapisania

&rozmiarZapisany, //liczba bajtów zapisana NULL); //bez ustawiania współdzielenia

(10)

Funkcje jądra – operacje na plikach

• LockFile(Ex) – rezerwowanie dostępu do całego lub części pliku tylko dla bieżącego procesu; blokowanie dostępu z innych

• UnlockFile(Ex) – odblokowywanie dostępu

• EncryptFile, DecryptFile – szyfrowanie i deszyfrowanie plików z kluczem publicznym, rozszerz. Encrypted File System (czymś innym jest CryptoAPI, CPS, CAPICOM, WinTrust)

• FileEncryptionStatus + wiele innych dot. szyfrowania

• LZInit, LZOpenFile, LZClose, LZCopy, LZRead – kompresja (kodowanie słownikowe) metodą Lempel-Ziv (LZ)

(11)

Funkcje jądra – łącza (links)

• CreateSymbolicLink, CreateHardLink – tworzy łącze

• Usuwanie: DeleteFile lub RemoveDirectory

(12)

Funkcje jądra – łącza (links)

• CreateSymbolicLink, CreateHardLink – tworzy łącze

• Usuwanie: DeleteFile lub RemoveDirectory W NTFS trzy typy łączy:

Łącze symboliczne (ang. symbolic link) – specjalny typ pliku

wskazujący na inny plik; łącze jest niewidoczne przy typowych operacjach (np. kopiowanie), które są przekierowywane do pliku docelowego i na nim wykonywane

Łącze stałe (ang. hard link) – dodatkowa nazwa/ścieżka do pliku;

plik jest kasowany po usunięciu wszystkich ścieżek/nazw

Łącze miękkie (ang. soft link, junction) – jak łącza stałe między katalogami, ale może łączyć też katalogi na różnych dyskach

(13)

Funkcje jądra – informcje o plikach

• GetFileSize(Ex) – pobiera rozmiar pliku w bajtach

• GetFullPathName – pełna ścieżka pliku

• GetLongPathName, GetShortPathName (8.3)

• GetTempFileName – generuje unikalną nazwę pliku tymczasowego (w katalogu – GetTempPath)

• GetFileAttributes, SetFileAttributes (ASRH)

(14)

Funkcje jądra – wyszukiwanie plik.

• Szukanie konkretnego pliku: SearchPath (uwaga, nieco inna ścieżka przeszukiwania niż w funkcji LoadLibrary)

• Listowanie zawartości katalogu (może być rekursywne):

FindFirstFile(Ex), FindNextFile, FindClose

• Przykład ze strony MSDN (bez przeszukiwania rekursywnego)

https://msdn.microsoft.com/pl-pl/library/windows/desktop/aa365200(v=vs.85).aspx

WIN32_FIND_DATA ffd;

LARGE_INTEGER filesize;

HANDLE hFind = INVALID_HANDLE_VALUE;

hFind = FindFirstFile(TEXT("C:\\Windows"), &ffd);

if (INVALID_HANDLE_VALUE == hFind) MessageBox(/* Błąd! */);

(15)

Funkcje jądra – wyszukiwanie plik.

• Przykład ze strony MSDN (c.d.)

do {

if (ffd.dwFileAttributes & FILE_ATTRIBUTE_DIRECTORY) _tprintf(TEXT(" %s <DIR>\n"), ffd.cFileName);

else {

filesize.LowPart = ffd.nFileSizeLow;

filesize.HighPart = ffd.nFileSizeHigh;

_tprintf(TEXT(" %s %ld bytes\n"),

ffd.cFileName, filesize.QuadPart);

} }

while(FindNextFile(hFind, &ffd) != 0);

(16)

Funkcje jądra – wyszukiwanie plik.

• Przykład ze strony MSDN (c.d.)

}

while(FindNextFile(hFind, &ffd) != 0);

dwError = GetLastError();

if (dwError != ERROR_NO_MORE_FILES) MessageBox(/* Błąd! */);

FindClose(hFind);

(17)

Funkcje jądra dotyczące katalogów

• Większość zaimplementowana w kernel32.dll

• Tworzenie katalogu: CreateDirectory(Ex) np.

CreateDirectory(Text("D:\\UMK"), NULL);

• Usuwanie katalogu:

RemoveDirectory(Text("D:\\UMK"));

• Odczyt katalogu bieżącego (roboczego) aplikacji:

(może być inny niż katalog, w którym jest plik .exe!) char bufor[MAX_PATH+1];

DWORD rozmiarBufora = MAX_PATH;

GetCurrentDirectory(rozmiarBufora, bufor);

//bufor[MAX_PATH + 1] = '\0';

(18)

Funkcje jądra dotyczące katalogów

• Zmiana bieżącego (roboczego) katalogu aplikacji:

SetCurrentDirectory((Text("D:\\UMK"));

• Podobne funkcje z System Information API:

GetWindowsDirectory, GetSystemDirectory

• Śledzenie zmian w katalogu:

FindFirstChangeNotification, FindNextChangeNotification, FindCloseChangeNotification

(por. klasa FileSystemWatcher z platformy .NET)

(19)

Funkcje jądra dotyczące katalogów

• Śledzenie zmian w katalogu – przykład z MSDN

https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/aa365261(v=vs.85).aspx

1) Obserwowanie zmian nazw plików w bieżącym katalogu

LPTSTR lpKatalog = TEXT("D:\\UMK");

HANDLE dwUchwytyZmian[2];

dwUchwytyZmian[0] = FindFirstChangeNotification(

lpKatalog, //obserwowany katalog

FALSE, //czy obserwować podkatalogi

FILE_NOTIFY_CHANGE_FILE_NAME); //tylko nazwy plików if (dwUchwytyZmian[0] == INVALID_HANDLE_VALUE) ...

(20)

Funkcje jądra dotyczące katalogów

2) Obserwowanie tworzenia katalogów w całym pod-drzewie

TCHAR lpDysk[4] = "D:\\\0"; //D:\, null-terminated dwUchwytyZmian[1] = FindFirstChangeNotification(

lpDysk, //obserwowany katalog

TRUE, //czy obserwować podkatalogi

FILE_NOTIFY_CHANGE_DIR_NAME); //zmiany katalogów if (dwUchwytyZmian[1] == INVALID_HANDLE_VALUE) ...

(21)

Funkcje jądra dotyczące katalogów

3) Czekanie na powiadomienia

while(TRUE) {

dwStan = WaitForMultipleObjects(

2, dwUchwytyZmian, FALSE, INFINITE);

switch (dwStan) {

case WAIT_OBJECT_0: //pierwsza sytuacja case WAIT_OBJECT_0 + 1: //druga sytuacja

case WAIT_TIMEOUT: //nie w przypadku INFINITE }

}

(22)

Funkcje jądra dotyczące katalogów

4) Ponawianie zapotrzebowania na notyfikację

case WAIT_OBJECT_0:

//plik utworzony, usunięty lub zmieniona nazwa //np. odświeżyć listę plików w katalogu lpKatalog ...

//ponowienie

if(FindNextChangeNotification(dwUchwytyZmian[0]) ==FALSE)

{ ... } break;

(23)

Funkcje jądra dotyczące katalogów

5) Ponawianie zapotrzebowania na notyfikację

case WAIT_OBJECT_0 + 1:

//katalog utworzony, usunięty lub zmieniona nazwa //np. odświeżyć drzewo katalogów

...

//ponowienie

if(FindNextChangeNotification(dwUchwytyZmian[1]) ==FALSE)

{ ... } break;

(24)

Funkcje jądra dotyczące dysków

• Tylko jedna funkcja GetDiskFreeSpace(Ex)

• Więcej informacji można uzyskać korzystając z dwóch dodatkowych funkcji:

• GetDriveType

– 0 – dysk nie istnieje,

– 1 – dysk nie jest sformatowany,

– DRIVE_REMOVABLE – dysk wymienny, DRIVE_FIXED – lokalny – DRIVE_REMOTE – sieciowy, DRIVE_CDROM, DRIVE_RAMDISK

• GetVolumeInformation – nazwa dysku, S/N,

typ systemu plików i jego własności, maksymalna dłg. ścieżki

• Informacji sprzętowych (np. producent) można szukać w WMI (Windows Management Instrumentation)

(25)

Demo: DiskInfo

1. Pobieranie informacji o dyskach (logicznych)

2. W kodzie obejrzeć funkcję: PobierzInformacjeODysku (pliki InformacjeODysku.h/.cpp)

(26)

Demo: DiskInfo

1. Pobieranie informacji o dyskach (logicznych)

2. W kodzie obejrzeć funkcję: PobierzInformacjeODysku (pliki InformacjeODysku.h/.cpp)

(27)

Powłoka

• Powłoka Windows to cały graficzny interfejs użytkownika (GUI) systemu Windows. Obecnie dwa: desktop + ekran Start

• Możliwości powłoki systemu Windows w zakresie plików można utożsamiać z możliwościami Eksploratora Windows:

kosz, skróty (pliki .lnk), katalogi specjalne, przeciąganie (d&d)

• Okna dialogowe (potwierdzenie, postęp)

• Funkcje powłoki (Shell API) są zazwyczaj znacznie prostsze od funkcji jądra, a przy tym ogólniejsze

(por. ShellExecute i CreateProcess)

• Obsługa menu Start/ekranu Start, pasku zadań, zasobnik (tray)

• My omówimy jedynie niektóre funkcje dotyczące plików

(28)

Funkcje powłoki – pliki

• Funkcje powłoki dodane w Windows 95 i Windows NT 4.0

• Biblioteka shell32.dll (Shell API)

• Operacje na plikach (kopiowanie, przenoszenie, usuwanie):

jedna funkcja SHFileOperation

BOOL OperacjaNaPliku(HWND uchwyt, LPCTSTR szZrodlo, LPCTSTR szCel, DWORD operacja, DWORD opcje)

{

if(!PathFileExists(szZrodlo)) //także funkcja powłoki shlwapi.dll {

MessageBox(L"Nie odnaleziono pliku"));

return FALSE;

}

SHFILEOPSTRUCT parametryOperacji;

parametryOperacji.hwnd = uchwyt;

parametryOperacji.wFunc = operacja;

(29)

Funkcje powłoki – pliki

• Operacje na plikach – c.d. (funkcja SHFileOperation):

BOOL OperacjaNaPliku(HWND uchwyt, LPCTSTR szZrodlo, LPCTSTR szCel, DWORD operacja, DWORD opcje)

{

...

if (szZrodlo != L"") parametryOperacji.pFrom = szZrodlo;

else parametryOperacji.pFrom = NULL;

if (szCel != L"") parametryOperacji.pTo = szCel;

else {

parametryOperacji.pTo = NULL;

parametryOperacji.fFlags = opcje;

parametryOperacji.hNameMappings = NULL;

parametryOperacji.lpszProgressTitle = NULL;

}

return (SHFileOperation(&parametryOperacji) == 0);

}

(30)

Funkcje powłoki – pliki

• Kopiowanie i przenoszenie pliku

BOOL KopiowaniePliku(HWND uchwyt, LPCTSTR szZrodlo, LPCTSTR szCel) {

TCHAR lpBuffer[MAX_PATH] = {0};

GetFullPathName(szZrodlo, MAX_PATH, lpBuffer, NULL);

return OperacjaNaPliku(uchwyt, lpBuffer, szCel, FO_COPY, 0);

}

BOOL PrzenoszeniePliku(HWND uchwyt, LPCTSTR szZrodlo, LPCTSTR szCel) {

return OperacjaNaPliku(uchwyt, lpBuffer, szCel, FO_MOVE, 0);

}

(31)

Funkcje powłoki – pliki

• Kopiowanie i przenoszenie pliku

BOOL UsuwaniePliku(HWND uchwyt, LPCTSTR szZrodlo) {

return OperacjaNaPliku(uchwyt, lpBuffer, L"", FO_DELETE, 0);

}

• Przykłady użycia (podczas debugowania)

TCHAR path[MAX_PATH] = {0};

GetModuleFileName(GetModuleHandle(NULL), path, MAX_PATH);

KopiowaniePliku(m_hWnd, path, L"d:\\Kopia projektu.sln");

PrzenoszeniePliku(m_hWnd, L"d:\\Kopia projektu.sln", L"d:\\Kopia pliku.xml");

UsuwaniePliku(m_hWnd, L"d:\\Kopia pliku.xml");

(32)

Funkcje powłoki - pliki

• Interfejs IFileOperation dodany

w Windows Vista i Windows Server 2008

• Biblioteka Shell32.dll

• Umożliwia śledzenie postępu operacji, wykonywanie wielu operacji jednocześnie, szczegółowe informacje o błędach, usuwanie plików do kosza i operacje na całych katalogach

• Interfejs graficzny:

okna dialogowe z pytaniem o potwierdzenie postępu,

automatyczne pokazywanie postępu przy dużych plikach, itp.

• Wybrane metody: CopyItem(s), MoveItem(s), RenameItem(s), DeleteItem(s),

SetProgressDialog, SetProgressMessage

(33)

Dema: OperacjeNaPlikach(IFO)

1. Projekt OperacjeNaPlikach (funkcje z poprzednich slajdów) 2. Projekt OperacjeNaPlikachIFO – użycie IFileOperation

1. funkcja OperacjaNaPlikuIF

2. Korzystające z niej funkcje: KopiowaniePliku, PrzenoszeniePliku, UsuwaniePliku

3. usuwanie bez potwierdzenia – FOF_NONCONFIRMATION 4. usuwanie do kosza – FOF_ALLOWUNDO

5. operacje na katalogach – służą do tego te same metody IFO (używając funkcji jądra musielibyśmy kopiować plik po pliku) Aby uniknąć okien dialogowych: FOF_NOCONFIRMMKDIR Operacje tylko na plikach zgodnych z maską: FOF_FILEONLY

(34)

Funkcje powłoki – ścieżki plików

1. Zbiór funkcji powłoki służących do manipulacji ścieżkami plików (Shell Ligtweight Utility):

PathAddBackslash, PathAppend, PathCombine, PathFileExists, PathFindOnPath,

PathIsDirectory, PathIsNetworkPath, PathIsRoot, PathIsSystemFolder, i inne 2. Pełna lista: https://msdn.microsoft.com/en-

us/library/windows/desktop/bb773559(v=vs.85).aspx 3. Od Windows 8 i Windows Server 2012 zbiór funkcji

PathCch... np. PathCchAddBackslash:

akceptuje ścieżki z przedrostkami "\\", "\\?\" lub "\\?\UNC\"

(35)

Katalogi specjalne

Funkcja SHGetSpecialFolderPath:

TCHAR path[MAX_PATH];

SHGetSpecialFolderPath(NULL, path, CSIDL_WINDOWS, FALSE);

Przykłady:

CSIDL_WINDOWS – katalog Windows np. C:\Windows

CSIDL_SYSTEM – katalog systemowy np. C:\Windows\system32 CSIDL_PERSONAL – katalog Documents / Moje dokumenty

CSIDL_COMMON_DESKTOPDIRECTORY - wspólny

CSIDL_DESKTOPDIRECTORY – bieżącego użytkownika

(36)

Demo: Katalogi specjalne

Wyświetlanie przykładów katalogów specjalnych

(37)

Funkcje powłoki – Inne

• W menu Start, Dokumenty – lista ostatnio otwieranych dokumentów (nie jest tworzona automatycznie)

• Dodawanie dokumentów do tej listy: SHAddToRecentDocs np.

SHAddToRecentDocs(SHARD_PATH, nazwa_pliku);

• Przeciąganie plików (drag & drop):

DragQueryFile, DragQueryPoint, DragAcceptFiles, DragFinish

• Przykład w MFC:

http://www.codeproject.com/Articles/840/How-to-Implement- Drag-and-Drop-Between-Your-Progra

(38)

Dodatek: COM – pliki skrótu .lnk

• Interfejsy IShellLink, IPersistFile należące do COM (Component Object Model)

• COM to część szerszego API nazywanego System Services

• Do System Services należy także Compression API

• Zob. WWW: https://msdn.microsoft.com/en-

us/library/windows/desktop/ee663297(v=vs.85).aspx

• Możliwość tworzenia skrótu i odczytywania informacji z istniejącego pliku skrótu

• Podstawowe metody IShellLink: SetPath, SetWorkingDirectory, SetDescription,

SetIconLocation, SetShowCmd, SetHotkey, Save

(39)

Demo: Tworzenie skrótów

Tworzenie skrótu w katalogu roboczym (funkcja TworzSkrot) Odczytanie parametrów skrótu (funkcja CzytajSkrot)

Tworzenie skrótu na pulpicie

(metoda CPlikSkrotuDlg::TworzSkrotNaPulpicie)

(40)

Dodatek: informacje o pliku .exe

Odczytanie wersji i informacji o pliku .exe lub .dll:

VS_FIXEDFILEINFO – struktura zawierająca informacje o pliku GetFileVersionInfoSize(Ex) – pobieranie rozmiaru

GetFileVersionInfo(Ex) – pobieranie samej struktury

VerQueryInfo – odczytywanie informacji z pobranej struktury

(41)

Poza obsługą plików lokalnych…

• Mapowanie dysków sieciowych – WNetAddConnection2

• Pobieranie plików ze stron WWW – URLDownloadToFile

• Obsługa protokółu FTP: FtpFindFirstFile,

InternetFindNextFile, InternetCloseHandle, FtpGetFile, FtpPutFile

• Mapowanie – wiązanie zawartości pliku z fragmentem przestrzeni adresowej:

https://msdn.microsoft.com/en-

us/library/windows/desktop/aa366556(v=vs.85).aspx