假設你被分配到用 C 語言編寫一個檔案系統。struct file_item 代表一個檔案或目錄。data union可以包含檔案的內容（作為字串）或一個指向子 file_item 的指標陣列。針對這個問題，假設指標的長度為 4 個位元組。

#include <stdbool.h>
typedef struct file_item {
    char *name;
    bool is_directory;
    file_item_data data;
} file_item;

typedef union file_item_data {
    char contents[X];
    struct file_item *children[16];
} file_item_data;

/* Copies all characters from src to dest including the NULL terminator */
char *strcpy(char *dest, const char *src);

程式碼解析

1. typedef struct file_item:
   • 這段程式碼定義了一個名為 file_item 的結構體，這個結構體用來表示一個檔案或目錄。
   • 成員包括：
     • char *name;：儲存檔案或目錄的名稱，為一個指向字串的指標。
     • bool is_directory;：表示該項目是否為目錄。如果是目錄，則為 true；如果是檔案，則為 false。
     • file_item_data data;：是一個 union 類型，根據 is_directory 的值，決定是儲存檔案的內容還是子目錄指標。
2. typedef union file_item_data:
   • union file_item_data 根據檔案類型儲存不同的資料：
     • char contents[X];：如果該項目是檔案，則 contents 儲存檔案的內容，X 代表內容的大小（未指定大小，可能要根據實際需求定義）。
     • struct file_item *children[16];：如果該項目是目錄，則 children 會存放指向其他 file_item 結構體的指標，這些指標代表目錄下的子項目。最多可以包含 16 個子項目。
3. strcpy 函式:
   • strcpy 是一個標準函式，目的是將來源字串 src 複製到目標字串 dest 中。它會將字串的所有字元，包括結尾的 NULL 終止符，一併複製到 dest。

問題

我們將 X 設定為不增加 union 大小的最大值。那麼，我們可以在單一檔案中儲存的字串最大長度是多少呢？

B01 = 63

union 的大小由其最大的元素決定，忽略對齊規則（這裡不考慮）。在 32 位系統中，指標是 32 位（4 個位元組）。children 是一個包含 16 個指標的陣列，佔用的空間為 16 × 4 = 64 位元組。因此，我們必須確保 char contents[X] 不超過 64 位元組。由於 1 個位元組被定義為 char 的大小，將 X 設定為 64 可以達到我們的目標。結果，strlen(contents) 會返回 63，因為它不計算字串長度中的結束符號。

撰寫程式碼來建立檔案和目錄。確保即使輸入的字串在稍後被釋放，你的程式碼仍然能夠正常運作。假設輸入的字串可以適當地放入 file_item_data union 中。

/* Creates a file with the given name and contents,
 * and returns a pointer to that file.
 */
file_item *create_file(char *contents, const char *name)
{
    file_item *new_file = calloc(1, sizeof(file_item));
    new_file->name = name;
    B02 /* Fill your code here */ ;
    return new_file;
}

/* Creates a directory with the given name and no children,
 * and returns a pointer to that directory.
 */
file_item *create_directory(const char *name)
{
    file_item *new_dir = calloc(1, sizeof(file_item));
    new_dir->name = name;
    B03 /* Fill your code here */ ;
    return new_dir;
}

程式碼解析

一、file_item *create_file(char *contents, const char *name)

1. file_item *create_file(char *contents, const char *name):

   • 這是創建檔案的函式，接受兩個參數：contents 是檔案的內容，name 是檔案名稱。

2. file_item *new_file = calloc(1, sizeof(file_item));:

   • 使用 calloc 函數分配記憶體來創建一個 file_item 結構體，並初始化為 0。calloc 分配的記憶體會自動初始化為 0，確保結構中的成員變數在分配後不含垃圾值。

3. new_file->name = name;:

   • 將檔案的名稱設定為傳入的 name 參數值，這樣檔案物件的 name 成員變數就會儲存檔案名稱。

4. B02 /* Fill your code here */:

   • 這是一個佔位符，提示你要在這裡編寫程式碼以填入檔案的內容。
   • 正確的操作是將 contents 複製到 new_file->data.contents，如：

     strcpy(new_file->data.contents, contents);
     

5. return new_file;:

   • 返回創建的 file_item 結構，代表新檔案。

二、file_item *create_directory(const char *name)

1. file_item *create_directory(const char *name):

   • 這是創建目錄的函式，接受一個參數：name 是目錄名稱。

2. file_item *new_dir = calloc(1, sizeof(file_item));:

   • 使用 calloc 函數分配記憶體來創建一個 file_item 結構體，並初始化為 0。這會確保新建的目錄在其初始化過程中是乾淨的。

3. new_dir->name = name;:

   • 將目錄的名稱設定為傳入的 name 參數值，這樣目錄物件的 name 成員變數就會儲存目錄名稱。

4. B03 /* Fill your code here */:

   • 這是一個佔位符，提示你在此填寫目錄的相關內容。
   • 正確的操作是設定該 file_item 物件為目錄，並確保 children 成員已初始化。如：

     new_dir->is_directory = true;
     

5. return new_dir;:

   • 返回創建的 file_item 結構，代表新目錄。

問題

你的解決方案應該是完全正確的，不能有任何記憶體洩漏，並且不應包含任何額外的行。

B02 = strcpy(new_file->data.contents, contents) (or equivalent statement)

• 在這段程式碼中，strcpy(new_file->data.contents, contents) 將 contents 的內容複製到新檔案物件的 data.contents 中。
• 使用 strcpy 確保將傳入的檔案內容完整地複製到 new_file->data.contents 中，這樣即使之後原始的 contents 被釋放，檔案內容仍會保持不變。
• 這樣做是正確的，因為它防止了檔案內容丟失或引用無效記憶體，且避免了記憶體洩漏。
  B03 = new_dir->is_directory = true (or equivalent statement)
• 這段程式碼將 new_dir->is_directory 設定為 true，這表示該 file_item 是一個目錄，而不是檔案。
• is_directory 是一個布林變數，必須設定為 true 以明確標示該物件是目錄而不是檔案。
• 這樣做可以讓程式正確區分目錄和檔案，避免錯誤地處理不同類型的 file_item。

這兩個部分都是必需的，分別負責複製檔案內容和標示目錄類型，確保程式正確地運作，且不會有記憶體問題。