深入理解fnmatch函数的实现

0、背景

fnmatch 函数是 C 标准库和 POSIX 中用于匹配文件路径的工具，它使得我们能够根据模式字符串对文件名进行模式匹配。常见的用途包括在文件系统中查找符合某种模式（如通配符）的文件。例如，fnmatch(“.txt", “file1.txt”) 应该返回 true，而 fnmatch(".txt”, “file1.pdf”) 应该返回 false。该函数中模式和规则和shell中模式的规则类似，该函数可以用做简单的字符串匹配，如果需要复杂的字符串匹配，需要使用正则表达式进行匹配。

1、fnmatch函数概述

fnmatch 函数的原型通常如下：

#include <fnmatch.h> int fnmatch(const char *pattern, const char *string, int flags);

参数说明：

pattern：这是包含模式匹配的通配符的字符串（例如 *.txt），它指示了要匹配的文件名的模式。string：要进行匹配的文件名或字符串。flags：指定匹配的选项（如是否区分大小写，是否支持正则表达式等）。常见的 flags 包括： FNM_CASEFOLD：忽略大小写。 FNM_PATHNAME：仅匹配路径分隔符（通常是 /）的部分。 FNM_PERIOD：.只能以明文进行匹配，不可以再使用?或*进行匹配。 FNM_NOESCAPE：不允许使用转义字符 返回值：如果字符串 string 与 pattern 匹配，则返回 0。如果不匹配，则返回非零值（通常为 1）。如果出现错误，则返回 -1。 常见用途：在 Unix/Linux 系统中，它通常用于文件名通配符匹配。在编写 shell 程序或命令行工具时，经常用来处理文件查找和匹配操作。 2、fnmatch的匹配规则

在深入了解 fnmatch 的实现之前，我们需要理解它如何进行模式匹配。fnmatch 使用的匹配规则类似于传统的 Unix shell 通配符规则。

*：匹配零个或多个字符。?：匹配一个字符。[]：匹配指定范围内的一个字符（例如 [a-z] 匹配所有小写字母）。\：转义字符，允许匹配实际的 *、? 或其他特殊字符。 3、fnmatch 函数的实现原理

该函数的主要工作流程如下： 1、遍历模式字符：逐个检查模式中的字符，根据规则判断是通配符（*、? 等）还是普通字符。 2、处理通配符：

*：可以匹配零个或多个字符，因此需要递归地尝试不同的匹配方式。?：匹配一个字符，可以直接比较当前字符是否匹配。[]：检查字符是否在给定范围内。\：跳过转义字符，匹配下一个字符。 3、字符匹配：当遇到普通字符时，直接比较当前字符和模式字符。 4、返回结果：当所有字符都成功匹配时返回 0；否则返回 1。 下面代码实现了一个简化版的fnmatch函数。 #include <stdio.h> #include <string.h> #include <ctype.h> #include <iostream> // 匹配函数：简化版 fnmatch 实现 int fnmatch(const char *pattern, const char *string, int flags = 0) { while (*pattern) { if (*pattern == '*') { // '*' 匹配零个或多个字符 if (*(pattern + 1) == '\0') { return 0; // 如果 '*' 后面没有字符，说明匹配成功 } // 尝试匹配零个或多个字符 while (*string) { if (fnmatch(pattern + 1, string, flags) == 0) { return 0; } string++; } return 1; // 如果没有匹配到，返回 1 } else if (*pattern == '?') { // '?' 匹配一个字符 if (*string) { pattern++; string++; } else { return 1; // 如果 string 已结束，但模式还没有结束，返回不匹配 } } else if (*pattern == '[') { // 字符集匹配，如 [a-z] 或 [0-9] const char *closing_bracket = strchr(pattern, ']'); if (!closing_bracket) { return 1; // 如果没有找到匹配的 ']' } // 检查字符是否在字符集范围内 int matched = 0; pattern++; // 跳过 '[' while (pattern < closing_bracket) { if (*pattern == '-') { if(*(pattern-1) != '[' && *(pattern + 1) != ']' && *(pattern - 1) < *string && *(pattern + 1) > *string) { matched = 1; break; } } else if (*pattern == *string) { matched = 1; break; } pattern++; } if (!matched) { return 1; // 如果字符不在字符集内，返回不匹配 } pattern = closing_bracket + 1; string++; } else { // 普通字符匹配 if (*pattern == *string) { pattern++; string++; } else { return 1; // 如果普通字符不匹配，返回 1 } } } // 如果模式和字符串都遍历完，表示完全匹配 return (*pattern == '\0' && *string == '\0') ? 0 : 1; } int main() { // 测试用例 printf("Test 1: %d\n", fnmatch("*.txt", "file.txt")); // Expected output: 0 (match) printf("Test 2: %d\n", fnmatch("file?.txt", "file1.txt")); // Expected output: 0 (match) printf("Test 3: %d\n", fnmatch("file[0-9].txt", "file5.txt")); // Expected output: 0 (match) printf("Test 4: %d\n", fnmatch("file[0-9].txt", "fileA.txt")); // Expected output: 1 (no match) printf("Test 5: %d\n", fnmatch("file?.txt", "file12.txt")); // Expected output: 1 (no match) return 0; } 4、结论

fnmatch 是一个功能强大的文件名匹配函数，它可以处理常见的通配符模式，并且在许多操作系统中得到了广泛应用。在实现时，它使用递归回溯的方式处理通配符（如 * 和 ?），并且支持字符集范围匹配（[]）。如果是简单的字符串匹配，可以使用这个函数，如果是复杂的字符串匹配，建议使用前面介绍的正则表达式库。因为fastdds源码中用到了这个函数实现字符串匹配，学习总结一下，接下来就要啃fastdds中的核心rtps了，加油，小安。