声明：文章修改于：操作系统文件系统设计实验报告，侵权必删
实验目的
设计一个简单多用户文件系统，切身体验理解文件体统的内部构造，实现对文件，目录的操作，运用链表模拟实现各种功能，同时实现一级索引，二级索引等完成对空间的分配操作。
实验内容
（1）可以实现下列几条命令（至少4条）；
- login 用户登陆
- dir 列文件目录
- create 创建文件
- delete 删除文件
- open 打开文件
- close 关闭文件
- read 读文件
- write 写文件
（2）列目录时要列出文件名、物理地址、保护码和文件长度；
（3）源文件可以进行读写保护。
（4）首先应确定文件系统的数据结构：主目录、子目录及活动文件等。主目录和子目录都以文件的形式存放于磁盘，这样便于查找和修改。
（5）用户创建的文件，可以编号存储于磁盘上。如file0，file1,file2…并以编号作为物理地址，在目录中进行登记。
实验过程
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建立并打开chap7.c文件
touch chap7.c gedit chap7.c -
编写chap7.c文件
嫌代码多！！！！，可以直接复制到虚拟机中的呦#include<stdlib.h> #include<iostream> #include<string.h> using namespace std; #include<iomanip> #if _MSC_VER>1000 #pragma once #endif //_MSC_VER>1000 extern int disk_block[10000]; extern int disk_empty; typedef struct UFD //存储文件信息 { char name[10]; //文件名 int attribute; //属性 int length; //长度 int a[10]; //为文件本身分配10个空间 int *p1; //一级索引，100个空间 int (*p2)[100]; //二级索引，100*100个空间 struct UFD *next; }UFD; typedef struct DIR //存储目录信息 { DIR* above; //上一结点 char name[10]; int length; DIR *next; //下一结点 UFD *File_head; //此目录下的文件指针 DIR *Dir_head; //此目录下目录链表指针 }DIR; class Cuse //定义管理用户目录的类 { DIR *now; //当前目录 UFD *Fhead; //文件的头结点 DIR *Dhead; //根目录的目录链头结点 char code[10]; //密码 char name[10]; //用户名 int length; //用户空间大小 int status; //是否获得空间 public: void set_status(int); int dele_user(); int dis_file(); //显示文件所占外存块号 int dis_dir(DIR *d);//当前路径 int get_length(); char const *get_name(); char const *get_code(); int get_status(); int set_user(char *,char *);//设置用户名与密码 DIR *get_now(); int dele_file(UFD *f); //删除文件 int dele_dir(DIR*); //删除目录 Cuse(); //构造 ~Cuse(); //析构 int goback(); //返回上级 int dis_now(); //显示当前目录 int new_file(); int new_dir(); int open_dir(); int open_file(); int first_dele_file(); //删除文件的前部分工作 int first_dele_dir(); //删除目录的前部分工作 int set_code(); }; class Cdisk{ //用户类 public: Cuse user[5]; //用户个数最多为5 char code[10]; int dis_disk(); int first_dele_user(); int dele_user(int); int new_user(); //查看当前用户与外存空间使用情况，后创建新用户 int set_code(); //设置新密码 int login(char); //登陆 Cdisk(); virtual~Cdisk(); //虚函数，析构 }; int disk_block[10000]; int disk_empty; Cdisk::Cdisk() //管理磁盘的类，构造函数 { int i=0; char code[10]="123456"; for(i=0;i<10000;i++) //初始化所有磁盘块为空闲 disk_block[i]=0; //this->user[0].set_user("student","123");//默认一个用户 disk_empty=10000; cout.setf(ios::left); //设置输出方式 } Cdisk::~Cdisk() //析构 { } int Cdisk::dele_user(int i) //Cdisk类dele_user的构造 { Cuse C; C=user[i]; user[i].dele_user(); //调用Cuse类的成员函数 int dele_user() return 1; } int Cdisk::dis_disk() //检查磁盘信息 { int i=0; cout<<setw(14)<<"用户名"<<setw(14)<<"占用空间大小"<<endl; for(i=0;i<5;i++) if(user[i].get_status()==1) //存在的用户的信息 cout<<setw(14)<<user[i].get_name()<<setw(14)<<user[i].get_length()<<endl; cout<<"已用空间："<<10000-disk_empty<<endl<<"剩余空间："<<disk_empty<<endl; return 1; } int Cdisk::login(char b) //登陆 { char n[10],c[10]; int i; if(b=='1') { cout<<"用户：管理员"<<endl; cout<<"密码：默认\n"<<endl; system("pause"); return 1; } else { if(!user[0].get_status()) //当前不存在用户 { i=0; cout<<"当前用户为空，欢迎注册！"<<endl; user[i].set_status(1); //为新用户分配权利 cout<<"请输入用户名："<<endl; cin>>n; cout<<"请输入密码："<<endl; cin>>c; user[i].set_user(n,c); //调用Cuse的成员函数，传递用户名与密码 cout<<"恭喜，创建用户成功！"<<endl; return i; } else { cout<<"用户名:"; cin>>n; cout<<"密码："; cin>>c; cout<<endl; for(i=0;i<5;i++) //查找是否存在此用户 { if(user[i].get_status()) //存在方比较 if(!strcmp(n,user[i].get_name())) //相等时为0，此判断为匹配 if(!strcmp(c,user[i].get_code())) //密码匹配 { cout<<"登陆成功！"<<endl; cout<<"欢迎"<<user[i].get_name()<<"登陆"<<endl; return i; } else { cout<<"密码错误"<<endl; return -1; } } cout<<"此用户不存在！"<<endl; return -1; } } } int Cdisk::set_code() //设置新密码 { char temp1[10],temp2[10]; cout<<"请输入原密码"<<endl; cin>>temp1; if(strcmp(temp1,code)) //无疑是针对当前用户进行操作，故直接code { cout<<"原密码错误！"<<endl; return 0; } while(1) { cout<<"请输入新密码："<<endl; cin>>temp1; cout<<"请再次输入新密码："<<endl; cin>>temp2; if(strcmp(temp1,temp2)) { cout<<"两次密码不相同，请重输!"<<endl; break; } cout<<"密码设置成功！"<<endl; strcpy(code,temp1); //保存新密码 break; } return 1; } int Cdisk::new_user() //准备创建新用户 { char n[10],c[10]; int i=0,j; for(i=0;i<5;i++) if(user[i].get_status()==0) //是否有此用户，此尚未存在 break; if(i==5) { cout<<"已经达到最大用户5个，不能再创建！"<<endl; return 0; } user[i].set_status(1); //为新用户分配权利 cout<<"请输入用户名："<<endl; cin>>n; if(i>0) //已有其它用户存在 { for(j=0;j<i-1;j++) if(!strcmp(user[j].get_name(),n)) { cout<<"此用户名已存在！"<<endl; return 0; } } cout<<"请输入密码："<<endl; cin>>c; user[i].set_user(n,c); //调用Cuse的成员函数，传递用户名与密码 cout<<"恭喜，创建用户成功！"<<endl; return 1; } int Cdisk::first_dele_user() //删除用户 { char n[10],c; int i; cout<<"请输入你要删除的用户名"<<endl; cin>>n; for(i=0;i<5;i++) //在查找用户的同时，得到用户序号i if(!strcmp(user[i].get_name(),n)&&user[i].get_status()) break; //找到，跳出 if(i==5) { cout<<"出错啦，此用户不存在！"<<endl; return 0; } cout<<"确认删除此用户？确认Y，取消任意键"<<endl; cin>>c; if(c!='Y'&&c!='y') { cout<<"已经取消删除！"<<endl; return 0; } this->dele_user(i); cout<<"用户删除成功"<<endl; return 1; } Cuse::Cuse() //构造函数，初始化成员 { status=0; //用户权利，即是否被创建标记 length=0; //空间 now=0; //当前目录 Fhead=0; //文件 Dhead=0; //目录 } Cuse::~Cuse() //析构，清除程序占用的内存 { disk_empty+=length; length=0; UFD *f=Fhead; DIR *d=Dhead; while(f!=0) //文件 { if(f->next==0) { this->dele_file(f); f=0; break; } while(f->next->next!=0) f=f->next; this->dele_file(f->next); f->next=0; f=Fhead; } while(d!=0) //目录 { if(d->next==0) { this->dele_dir(d); d=0; break; } while(d->next->next!=0) d=d->next; this->dele_dir(d->next); d->next=0; d=Dhead; } } int Cuse::new_file() //建立新文件 { int i=0,j=0; UFD *f,*p=0; DIR *D; p=new UFD; //开辟一个新的文件结构体 if(p==0) { cout<<"无可用内存空间，创建文件失败！"<<endl; return 1; } cout<<"请输入建立的文件名："; cin>>p->name; if(now==0) //根目录下的文件链 f=Fhead; else //当前目录下的文件链 f=now->File_head; while(f!=0) //检查是否文件重名 { if(!strcmp(p->name,f->name)) { cout<<"此文件已存在！"<<endl; return 0; //退出 } f=f->next; } cout<<"\n"<<"长度："; cin>>p->length; cout<<"\n"<<"属性(0：只读，1：读写)："; cin>>p->attribute; cout<<endl; if(p->length>disk_empty) //空间不足 { cout<<"文件太大，空间不足，当前空间为："<<disk_empty<<endl; delete p; return 0; } disk_empty=disk_empty-p->length; //剩余空闲盘块 // for(i=0;i<p->length&&i<10;i++) //文件较小时，直接地址，文件数据盘块号 for(j;j<10000;j++) //位示图法 if(disk_block[j]==0) //空闲 { p->a[i]=j; //得到此空间 disk_block[j]=1; //标记为已分配出去 j++; break; //跳出寻找，为文件分配下一空间 } p->p1=0; //一级索引 p->p2=0; //二级索引 if(p->length>10) //超过10，用一级索引 { p->p1=new int[100]; //为一级索引分配100个空间 for(i=10;i<p->length&&i<110;i++) for(j;j<10000;j++) //j，继续前面的值 if(disk_block[j]==0) { (p->p1)[i-10]=j; disk_block[j]=1; j++; break; } if(p->length>110) //超过110，得用二级索引 { p->p2=new int[100][100]; //在一级索引的基础上，2维 for(i=110;i<p->length;i++) for(j;j<10000;j++) //j，继续前面的值 if(disk_block[j]==0) { int m=(i-110)/100; //行 int k=(i-110)%100; //列 p->p2[m][k]=j; disk_block[j]=1; j++; break; } } } if(now==0) //根目录下的文件 { p->next=Fhead; //后继结点指向头，即新指点在前 Fhead=p; //新结点在头 } else { p->next=now->File_head; now->File_head=p; } length+=p->length; //用户总空间大小增加 if(now!=0) //子目录下空间大小增加 { now->length+=p->length; D=now->above; //上一级目录 while(D!=0) //上级目录（根目录已实现）空间增加 { D->length+=p->length; D=D->above; //逐级向上 } } return 0; } int Cuse::new_dir() //建立新目录 { DIR *p,*h; cout<<"请输入新目录的名字："<<endl; p=new DIR; cin>>p->name; //目录名 p->Dir_head=0; //目录下的目录链为空 p->length=0; // p->File_head=0; //目录下的文件为空 if(now==0) //当前为主目录 h=Dhead; //第一次时，h=0；指向目录链 else h=now->Dir_head;//当前的目录链 while(h!=0) //此目录下存在其它子目录 { if(!strcmp(h->name,p->name)) { cout<<"此目录已存在！"<<endl; return 0; } h=h->next; } if(now==0) //当前为主目录 { p->above=0; //主目录里目录的上一结点为0 p->next=Dhead; //把原目录接入新目录后面（Dhead初始为0） Dhead=p; //Dhead始终指向最新目录结点 } else { p->above=now; //当前目录为新目录的上一结点 p->next=now->Dir_head; //反序插入新目录 now->Dir_head=p; //更新目录链 } cout<<"目录创建成功"<<endl; return 1; } int Cuse::goback() //向上返回 { if(now==0) { cout<<"已是主目录，不能向上！"<<endl; return 0; } now=now->above; //上一结点 return 1; } int Cuse::open_dir() //打开目录 { char name[10]; DIR *p; if(now==0) //当前主目录 p=Dhead; else p=now->Dir_head; //p指向目录链 cout<<"请输入你要打开的目录名："<<endl; cin>>name; //int flag=0; while(p!=0) { if(strcmp(p->name,name)==0) { now=p; //找到目录，now标记 return 1; } p=p->next; } cout<<"当前没此目录"<<endl; return 0; } int Cuse::first_dele_file() //删除文件的前面工作 { char temp[10],a[5]; cout<<"你要删除的文件名："<<endl; cin>>temp; UFD *f=Fhead; //数据文件头指针 UFD *above=0; if(now!=0) f=now->File_head; //当前目录下的数据文件 while(f!=0) { if(!strcmp(f->name,temp)) break; //找到，跳出 above=f; //标记第一个文件 f=f->next; } if(f==0) { cout<<"此文件不存在"<<endl; return 0; } cout<<"确定删除"<<f->name<<"文件吗？按0确定，其他键取消"<<endl; cin>>a; if(a[0]!='0') { cout<<"已取消删除文件。"<<endl; return 0; } disk_empty+=f->length; //回收此数据文件的空间大小 if(now==0) //根目录 { if(f==Fhead) Fhead=Fhead->next; else above->next=f->next; } else { DIR *d=now; while(d!=0) { d->length=f->length; d=d->above; } if(f==now->File_head) now->File_head=now->File_head->next; else above->next=f->next; } length-=f->length; this->dele_file(f); cout<<"删除成功"<<endl; return 1; } int Cuse::dele_file(UFD *f) //具体实现删除文件 { int i=0,m; for(i=0;i<10&&i<f->length;i++) //回收文件具体空间，重置空闲 { m=f->a[i]; disk_block[m]=0; } if(f->p1!=0) //回收一级索引 { for(i=10;i<110&&i<f->length;i++) { m=f->p1[i-10]; disk_block[m]=0; } delete[](f->p1); } if(f->p2!=0) //回收二级索引 { for(i=110;i<f->length;i++) { m=(f->p2)[(i-110)/100][(i-110)%100]; disk_block[m]=0; } delete[](f->p2); delete f; } f=0; //要删除的文件为空了 return 1; } int Cuse::first_dele_dir() //删除目录的前奏 { char n[10]; char c; DIR *p,*above=0; p=Dhead; //指向根目录下的目录链 if(now!=0) p=now->Dir_head; //指向当前目录下的目录链 cout<<"要删除的目录名："<<endl; cin>>n; while(p!=0) { if(!strcmp(p->name,n)) break; //找到要删除的目录，跳出 above=p; //保存前一结点 p=p->next; } if(p==0) { cout<<"没有这个目录！"<<endl; return 0; } cout<<"确定删除当前目录及此目标上的所有信息吗？按0确定，其他键取消"<<endl; cin>>c; if(c!='0') return 0; disk_empty+=p->length; //回收磁盘空间 if(now==0) { if(p==Dhead) //如果是根目录下头结点，直接移动Dhead Dhead=Dhead->next; else above->next=p->next;//中间抽掉目标 } else { if(p==now->Dir_head) now->Dir_head=now->Dir_head->next; else above->next=p->next; above=now; //当前目录 while(above!=0) { above->length-=p->length;//用above标记当前目录，进行大小更新 above=above->above; //向上一级 } } length-=p->length; //根目录大小更新 this->dele_dir(p); p=0; cout<<"删除成功！"<<endl; return 1; } int Cuse::dele_dir(DIR *p) //具体实现删除目录的工作 { int flag=0; DIR *d=p->Dir_head; //当前目录下的目录链表 UFD *f=p->File_head; //当前目录下的文件链 if(f!=0) { while(p->File_head->next!=0)//删除目录里的文件 { f=p->File_head; while(f->next->next!=0) f=f->next; this->dele_file(f->next); f->next=0; } if(p->File_head->next==0) { this->dele_file(p->File_head);//删除头文件 p->File_head=0; } } if(d!=0) //删除目录下的目录 { while(p->Dir_head->next!=0) { d=p->Dir_head; while(d->next->next!=0) d=d->next; this->dele_dir(d->next); d->next=0; } if(p->Dir_head->next==0) { this->dele_dir(p->Dir_head);//删除目录链头结点 p->Dir_head=0; } } delete p; //释放p占用的内存 p=0; //置0 return 1; } int Cuse::dis_now() //显示当前目录 { DIR *d=Dhead; UFD *f=Fhead; if(now!=0) { d=now->Dir_head; //当前目录下的目录链 f=now->File_head; } if(d==0&&f==0) { cout<<"当前目录为空"<<endl; return 0; } cout<<"当前目录大小："; if(now==0) cout<<length; else cout<<now->length; cout<<endl; if(d==0) cout<<"当前目录下没有目录"<<endl; else { cout<<"当前目录下包含如下目录："<<endl; cout<<setw(14)<<"目录名称"<<setw(14)<<"目录大小"<<endl; while(d!=0) { cout<<setw(14)<<d->name<<setw(14)<<d->length<<endl; d=d->next; } } if(f==0) cout<<"当前目录下没有文件"<<endl; else { cout<<"当前目录下包含如下文件:"<<endl; cout<<setw(14)<<"文件名称"<<setw(14)<<"文件大小"<<setw(14)<<"文件属性"<<endl; while(f!=0) { cout<<setw(14)<<f->name<<setw(14)<<f->length<<setw(14)<<f->attribute<<endl; f=f->next; } } return 1; } int Cuse::open_file() //打开文件 { char n[10]; cout<<"请输入要打开的文件名"<<endl; cin>>n; UFD *f=Fhead; //文件头指针 if(now!=0) f=now->File_head; //指向文件 while(f!=0) { if(!strcmp(f->name,n)) { cout<<"文件打开成功"<<endl; return 1; } f=f->next; } cout<<"当前目录无此文件"<<endl; return 0; } int Cuse::set_code() //设置密码 { char a1[10],a2[10]; cout<<"请输入原密码"<<endl; cin>>a1; if(strcmp(a1,code)) { cout<<"密码错误"<<endl; return 0; } while(1) { cout<<"请输入新密码："<<endl; cin>>a1; cout<<"再次输入新密码:"<<endl; cin>>a2; if(strcmp(a1,a2)) cout<<"两次输入密码不同，请重输！"<<endl; else { strcpy(code,a1); cout<<"密码修改成功！"<<endl; break; } } return 1; } DIR *Cuse::get_now() //得到当前目录路径 { return now; } int Cuse::set_user(char *n,char *c)//建立用户与密码 { strcpy(name,n); strcpy(code,c); status=1; return 1; } void Cuse::set_status(int b)//标记分配 { status=b; } int Cuse::get_status()//探取是否分配 { return status; } const char* Cuse::get_code()//得到密码 { return code; } const char* Cuse::get_name()//得到名字 { return name; } int Cuse::get_length()//得到长度 { return length; } int Cuse::dis_dir(DIR *d)//显示目录 { if(d==0) return 0; if(d->above!=0) this->dis_dir(d->above);//递归调用此功能 cout<<" "<<d->name<<'\n'; return 0; } int Cuse::dis_file()//查看文件 { int i; char n[10]; UFD *f=Fhead; if(now!=0) f=now->File_head; cout<<"请输入要查看的文件名："<<endl; cin>>n; while(f!=0) { if(!strcmp(n,f->name)) //找到此文件，跳出 break; f=f->next; } if(f==0) { cout<<"当前目录下没此文件"<<endl; return 0; } if(f->attribute==0) cout<<"此为只读文件，"; else cout<<"此为读写文件，"; cout<<"占用硬盘块号如下："<<endl; for(i=0;i<f->length&&i<10;i++) //直接存放的 { cout<<setw(6)<<f->a[i]; if((i+1)%10==0) cout<<endl; } for(i=10;i<f->length&&i<110;i++) //一级索引存放的 { cout<<setw(6)<<f->p1[i-10]; if((i+1)%10==0) cout<<endl; } for(i=110;i<f->length;i++) //二级索引存放的 { cout<<setw(6)<<f->p2[(i-110)/100][(i-110)%100]; if((i+1)%10==0) cout<<endl; } cout<<endl; return 1; } int Cuse::dele_user()//删除用户 { length=0; //用户空间置0 Fhead=0; Dhead=0; now=0; status=0; return 1; } int main() { char c; Cdisk D; //管理员类的对象 int i=1,n,flag=1,t=0; while(flag) { cout<<"*******************欢迎使用文件系统**************************"<<endl; cout<<endl; cout<<"*** 1.管理员登陆"<<endl; cout<<"*** 2.用户登陆"<<endl; cout<<"*** 3.退出系统"<<endl; cout<<endl; cout<<"*************************************************************"<<endl; cout<<"\n请输入选择："; cin>>c; switch(c) { case '1': n=D.login(c); flag=1; system("cls"); cout<<"管理员登陆成功！"<<endl; while(flag) { cout<<"*************************************************************"<<endl; cout<<"***1.创建用户"<<endl; cout<<"***2.删除用户"<<endl; cout<<"***3.查看当前用户"<<endl; cout<<"***4.修改密码"<<endl; cout<<"***5.返回登陆窗口"<<endl; cout<<"*************************************************************"<<endl; cout<<"请选择："; cin>>c; cout<<endl; switch(c){ case '1': D.new_user(); break; case '2': D.first_dele_user(); break; case '3': D.dis_disk(); break; case '4': { if(t==0) //t作标记，防止重复设置密码出错 strcpy(D.code,"123"); D.set_code(); t++; break; } case '5': { flag=0; system("cls"); } break; default: cout<<"请输入1-5！"<<endl; } } flag=1; break; case '2': n=D.login(c); if(n==-1) break; while(flag) { cout<<"*************************************************************"<<endl; cout<<"***1.创建文件"<<endl; cout<<"***2.删除文件"<<endl; cout<<"***3.创建目录"<<endl; cout<<"***4.删除目录"<<endl; cout<<"***5.打开目录"<<endl; cout<<"***6.返回上一层目录"<<endl; cout<<"***7.查看当前目录"<<endl; cout<<"***8.修改密码"<<endl; cout<<"***9.查看文件"<<endl; cout<<"***0.安全退出"<<endl; cout<<"*************************************************************"<<endl; cout<<"用户："<<D.user[n].get_name()<<'\n'<<"目录为:\n root\n"; D.user[n].dis_dir(D.user[n].get_now()); cout<<endl; cout<<"请输入选择："; cin>>c; cout<<endl; switch(c) { case '1': D.user[n].new_file(); break; case '2': D.user[n].first_dele_file(); break; case '3': D.user[n].new_dir(); break; case '4': D.user[n].first_dele_dir(); break; case '5': D.user[n].open_dir(); break; case '6': D.user[n].goback(); break; case '7': D.user[n].dis_now(); break; case '8': D.user[n].set_code(); break; case '9': D.user[n].dis_file(); break; case '0': { flag=0; system("cls"); } break; default: cout<<"请输入0-9"<<endl; } } flag=1; break; case '3': flag=0; break; default: cout<<"请输入1-3！"<<endl; } } } -
编译并运行包
g++ chap7.c ./a.out
运行过程
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