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簡單的檔案系統模擬C/C++（作業系統）

阿新 • • 發佈：2019-01-19

一、目的與要求

  1. 目的

檔案系統是作業系統的一個重要組成部分，也是與使用者關係極為密切的部分。學生應獨立的用高階語言編寫和除錯一個簡單的檔案系統，模擬檔案管理的工作過程，從而對各種檔案操作命令的實質內容和執行過程有比較深入的瞭解，掌握它們的實施方法，加深對教材中有關內容的理解。‘

  1. 要求
    (1) 設計一個n個使用者的檔案系統，每個使用者最多可儲存m個檔案。

(2) 限制使用者在一次執行中只能開啟一個檔案。

(3) 系統應能檢查輸入命令的正確性，出錯時要能顯示出錯原因。

(4) 對檔案必須設定保護措施，如只能執行，允許讀，允許寫等。在每
次開啟檔案時，根據本次開啟的要求，再次設定保護級別，即可有二級保護。

(5) 對檔案的操作至少應有下面幾條命令：
create 建立檔案
delete 刪除檔案
open 開啟檔案
close 關閉檔案
read 讀檔案
write 寫檔案

二、內容

(1) 設計一個共有10個使用者的檔案系統，每個使用者最多可儲存10個檔案，一次執行過程中使用者可同時開啟5個檔案。

(2) 程式採用二級檔案目錄，即設定了主檔案目錄（MFD）和使用者檔案目錄（UFD）。前者應包含檔案主（即使用者）及他們的目錄區指標；後者應給出每個檔案主佔有的檔案目錄，即檔名、保護碼、檔案長度以及它們存放的位置等。另外為開啟檔案設定了執行檔案目錄（AFD），在檔案開啟時應填入開啟檔案號，本次開啟保護碼和讀寫指標等。

(3) 為了便於實現，對檔案的讀寫作了簡化，在執行讀寫命令時，只修改讀寫指標，並不進行實際檔案的讀寫操作。

主要資料結構：

① 主檔案目錄（MFD）和使用者檔案目錄（UFD）

這裡寫圖片描述

② 開啟檔案目錄（AFD）

這裡寫圖片描述

三、實現程式碼

/*
 *模擬檔案管理
 */
#include<iostream>
#include<malloc.h>
#include<string.h>
using namespace std ;

/*
 *定義檔案資料結構
 */
typedef struct file
{
    char file_name[20] ;
    bool
 
 file_protect[3] ;
    bool open_file_protect[3] ; //僅在檔案開啟時有效
    int  read , write ; //定義為讀寫指標
    int  file_length ;
    struct file *next ;
} File ;

/*
 *使用者與檔案的對映
 */
typedef struct x_map
{
    char userName[20] ;
    File *file ;
    struct x_map *next ;
} Map ;

/*
 *定義主檔案目錄
 */
typedef struct mfd
{
    Map *head , *tail ;
} MFD ;

/*
 *開啟檔案目錄
 */
typedef struct afd
{
  File *head , *tail ;
  int max_open ;
  int current_open ;
} AFD ;

/*
 *進行使用者的初始化
 */
void initUser(MFD *mfd) ;

/*
 *進行系統使用者的輸出
 */
void displayUser(MFD *mfd) ;

/*
 *進行使用者的查詢，找到則返回使用者對映指標
 */
Map * queryUser(char userName[] , MFD *mfd) ;

/*
 *進行檔案的建立操作
 *成功則返回true ， 否則返回false
 */
bool createFile(Map *user , char file_name[] , bool file_protect[3] , int file_length) ;

/*
 *進行檔案刪除操作
 */
bool deleteFile(Map *user , char file_name[] , AFD *afd) ;

/*
 *進行檔案開啟操作
 */
bool openFile(Map *user , char file_name[] , AFD *afd , bool open_file_protect[]) ;

/*
 *進行讀操作
 */
bool readFile(AFD *afd , char file_name[]) ;

/*
 *進行檔案的寫操作
 */
bool writeFile(AFD *afd , char file_name[]) ;

/*
 *關閉檔案
 */
 bool closeFile(AFD *afd , char file_name[]) ;

/*
 *進行使用者檔案的顯示
 */
void displayUserFile(Map *user) ;

/*
 *顯示開啟的檔案
 */
void displayOpenFile(AFD *afd , Map *user) ;

/*
 *測試主函式
 */
int main()
{
    MFD *mfd ;
    mfd = (MFD*)malloc(sizeof(MFD)) ;
    if(mfd == NULL)
    {
        exit(0) ;
    }
    mfd->head = mfd->tail = NULL ;
    initUser(mfd) ;
    displayUser(mfd) ;

    char userName[20] ;
    while(true)
    {
        cout<<"Please choose user to login : " ;
        cin>>userName ;
        Map *user ;
        user = queryUser(userName , mfd) ;
        if(user == NULL)
        {
            cout<<"No such user ! "<<endl;
        }
        else
        {
          //為使用者初始化開啟檔案目錄
          AFD *afd ;
          afd = (AFD*)malloc(sizeof(AFD)) ;
          if(afd == NULL)
          {
              cout<<"The memory is not enough ! "<<endl ;
              exit(0) ;
          }
          afd->head = afd->tail = NULL ;
          afd->max_open = 5 ;
          afd->current_open = 0 ;

          char command[20] ;
          char file_name[20] ;
          bool file_protect[3] ;
          bool open_file_protect[3] ;
          int file_length ;
          while(true)
          {
              cout<<userName<<">>" ;
              cin>>command ;
              //輸入命令進行操作
              if(strcmp(command , "create") == 0)
              {
                  cout<<"Please file (file_name file_protect file_length) : " ;
                  cin>>file_name>>file_protect[0]>>file_protect[1]>>file_protect[2]>>file_length ;
                  createFile(user , file_name , file_protect , file_length) ;
                  displayUserFile(user) ;
              }
              else if(strcmp(command , "delete") == 0)
              {
                  cout<<"Please input the file's name you want to delete : " ;
                  cin>>file_name ;
                  deleteFile(user , file_name , afd) ;
                  displayUserFile(user) ;
              }
              else if(strcmp(command , "open") == 0)
              {
                  cout<<"Please input the file name you want to open : " ;
                  cin>>file_name>>open_file_protect[0]>>open_file_protect[1]>>open_file_protect[2] ;
                  openFile(user , file_name , afd , open_file_protect) ;
                  displayOpenFile(afd , user) ;
              }
              else if(strcmp(command , "close") == 0)
              {
                  cout<<"Please input the file you want to close : " ;
                  cin>>file_name ;
                  closeFile(afd , file_name) ;
                  displayOpenFile(afd , user) ;
              }
              else if(strcmp(command , "read") == 0)
              {
                  cout<<"Please input the file you want to read : " ;
                  cin>>file_name ;
                  readFile(afd , file_name) ;
                  displayOpenFile(afd , user) ;
              }
              else if(strcmp(command , "write") == 0)
              {
                  cout<<"Please input the file you want to write : " ;
                  cin>>file_name ;
                  writeFile(afd , file_name) ;
                  displayOpenFile(afd , user) ;
              }
              else if(strcmp(command , "exit") == 0)
              {
                  break ;
              }
              else
              {
                  cout<<"No such command \""<< command <<"\""<<endl ;
              }
          }
        }
    }
    return 0 ;
}

void initUser(MFD *mfd)
{
    //初始化十個不同使用者
    for(int i = 1 ; i <= 10 ; i++)
    {
        Map *m ;
        m = (Map*)malloc(sizeof(Map)) ;
        if(m == NULL)
        {
            exit(0) ;
        }
        cout<<"Please input init user name : " ;
        cin>>m->userName ;
        m->file = NULL ;
        m->next = NULL ;
        if(mfd->head == NULL)
        {
            mfd->head = mfd->tail = m ;
        }
        else
        {
            mfd->tail->next = m ;
            mfd->tail = m ;
        }
    }
}

void displayUser(MFD *mfd)
{
    Map *m = NULL ;
    m = mfd->head;
    cout<<"user : " ;
    while(m)
    {
        cout<<m->userName<<" " ;
        m = m->next ;
    }
    cout<<endl ;
}

Map * queryUser(char userName[] , MFD *mfd)
{
    Map *m = NULL ;
    m = mfd->head ;
    while(m)
    {
        if(strcmp(userName , m->userName) == 0)
        {
            return m ;
        }
        m = m->next ;
    }
    return NULL ;
}

bool createFile(Map *user , char file_name[] , bool file_protect[3] , int file_length)
{
    File *file ;
    file = (File*)malloc(sizeof(File)) ;
    if(file == NULL)
    {
        return false ;
    }

    //進行檔案的初始化
    strcpy(file->file_name , file_name) ;
    file->file_protect[0] = file_protect[0] ;
    file->file_protect[1] = file_protect[1] ;
    file->file_protect[2] = file_protect[2] ;
    file->file_length = file_length ;
    file->read = file->write = 0 ;
    file->next = NULL ;

    if(user->file == NULL)
    {
        user->file = file ;
    }
    else
    {
       File *op  , *preOp = NULL ;
       op = user->file ;
       //查詢是否存在同名檔案
       while(op)
       {
           if(strcmp(op->file_name , file->file_name) == 0)
           {
               cout<<"The file name "<<file->file_name<<" is already exit ! "<<endl ;
               return false ;
           }
        preOp = op ;
        op = op->next ;
       }
       preOp->next = file ;
    }
}

void displayUserFile(Map *user)
{
    cout<<"The fileList of "<<user->userName<<endl ;
    File *file = NULL ;
    file = user->file ;
    while(file)
    {
        cout<<file->file_name<<" "<<file->file_protect[0]<<" "<<file->file_protect[1]<<" "<<file->file_protect[2]<<" "<<file->file_length<<endl ;
        file = file->next ;
    }
}

bool deleteFile(Map *user , char file_name[] , AFD *afd)
{
  File *file = NULL , *prefile = NULL , *temp ;
  file = afd->head ;
  //在開啟檔案中查詢
  while(file)
  {
      if(strcmp(file_name , file->file_name) == 0)
      {
          cout<<"\""<<file_name<<"\" is open , please close it before ! \n" ;
          return false ;
      }
      file = file->next ;
  }
  file = user->file ;
  //在檔案中進行查詢
  while(file)
  {
    if(strcmp(file_name , file->file_name) == 0)
    {
       if(file == user->file)
       {
           temp = file ;
           user->file = file->next ;
       }
       else
       {
           temp = file ;
           prefile->next = file->next ;
       }
       delete temp ;
       return true ;
    }
    prefile = file ;
    file = file->next ;
  }
  if(prefile->next == NULL)
  {
      cout<<"user "<<user->userName<<" has not the file \""<<file_name<<"\""<<endl;
  }
  return false ;
}

bool openFile(Map *user , char file_name[] , AFD *afd , bool open_file_protect[])
{
   File *file = NULL ;
   file = user->file ;
   while(file)
   {
       if(strcmp(file->file_name , file_name) == 0)
       {
           break ;
       }
       file = file->next ;
   }
   if(file)
   {
       File *xfile ;
       xfile = (File*)malloc(sizeof(File)) ;
       if(xfile == NULL)
       {
           return false ;
       }
       *xfile = *file ;
       //根據檔案的許可權進行開啟許可權的賦值
       if(xfile->file_protect[0] >= open_file_protect[0])
       {
           xfile->open_file_protect[0] = open_file_protect[0] ;
       }
       else
       {
            cout<<"no read priority ! "<<endl;
            return false ;
       }
       if(xfile->file_protect[1] >= open_file_protect[1])
       {
           xfile->open_file_protect[1] = open_file_protect[1] ;
       }
       else
       {
            cout<<"no write priority ! "<<endl;
            return false ;
       }
        if(xfile->file_protect[2] >= open_file_protect[2])
       {
           xfile->open_file_protect[2] = open_file_protect[2] ;
       }
       else
       {
            cout<<"no excute priority ! "<<endl;
            return false ;
       }
       xfile->next = NULL ;
       if(afd->head == NULL)
       {
           afd->head = afd->tail = xfile ;
           afd->current_open += 1 ;
       }
       else if(afd->current_open < afd->max_open)
       {
           afd->tail->next = xfile ;
           afd->tail = xfile ;
           afd->current_open += 1 ;
       }
       else
       {
           cout<<"The open file is too many ! " <<endl ;
           return false ;
       }
   }
   else
   {
       cout<<"the "<<file_name<<" is not exit !"<<endl ;
       return false ;
   }
}

bool closeFile(AFD *afd , char file_name[])
{
    File *file = NULL  , *preFile = NULL  , *temp = NULL ;
    //在開啟檔案連結串列中進行查詢
    file = afd->head ;
    while(file)
    {
        if(strcmp(file->file_name , file_name) == 0)
        {
            if(file == afd->head)
            {
                if(file == afd->tail)
                {
                    temp = file ;
                    afd->head = afd->tail = NULL ;
                }
                else
                {
                    temp = file ;
                    afd->head = file->next ;
                }
            }
            else if(file == afd->tail)
            {
                temp = file ;
                preFile->next = NULL ;
                afd->tail = preFile ;
            }
            else
            {
                temp =file ;
                preFile->next = file->next ;
            }
            delete temp ;
            return true ;
        }
        preFile = file ;
        file = file->next ;
    }
    cout<<"The file is not exit ! "<<endl ;
    return false ;
}

bool readFile(AFD *afd , char file_name[])
{
    File *file = NULL ;
    file = afd->head ;
    while(file)
    {
        if(strcmp(file->file_name , file_name) == 0)
        {
            if(file->open_file_protect[0])
            {
                file->read++ ;
                return true ;
            }
            else
            {
                cout<<"no read priority ! \n"<<endl ;
                return false ;
            }
        }
        file = file->next ;
    }
  cout<<"no such file ! "<<endl ;
  return false ;
}

bool writeFile(AFD *afd , char file_name[])
{
     File *file = NULL ;
    file = afd->head ;
    while(file)
    {
        if(strcmp(file->file_name , file_name) == 0)
        {
            if(file->open_file_protect[1])
            {
                file->write++ ;
                return true ;
            }
            else
            {
                cout<<"no write priority ! \n"<<endl ;
                return false ;
            }
        }
        file = file->next ;
    }
  cout<<"no such file ! "<<endl ;
  return false ;
}

void displayOpenFile(AFD *afd , Map *user)
{
    cout<<"The open file of "<<user->userName<<" : "<<endl ;
    File *file ;
    file = afd->head ;
    while(file)
    {
        cout<<file->file_name<<" "<<file->file_protect[0]<<" "<<file->file_protect[1]<<" "<<file->file_protect[2]<<" "<<file->file_length<<" " ;
        cout<<"readcout : "<<file->read<<" writecout : "<<file->write<<endl ;
        file = file->next ;
    }
}

四、測試結果

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商城促銷： 1.簡單工廠模式：客戶端認識兩個類，CashSuper與CashFactory 2.簡單工廠模式 + 策略模式：客戶端只要認識CashContext就可以了，更加降低耦合性 策略模式解析： 策略模式是一種定義一系列演算法的方法，從概念上看，所有這些演算法完成的都

基於qml創建最簡單的圖像處理程序（2）-使用c++&qml進行圖像處理

.cn turn isnull 按鈕 編寫 可能 finish height 通過 《基於qml創建最簡單的圖像處理程序》系列課程及配套代碼基於qml創建最簡單的圖像處理程序（1）-基於qml創建界面http://www.cnblogs.com/jsxyhelu/p/83

《深入理解計算機系統》讀書筆記（ch2）+ C 泛型

tex byte 指向 get 讀書筆記 class its n) 支持 本章主要介紹各類型的機器表示，Stanford的CS107的lec2和lec3有精彩解釋，比看書快（當作書中只是的cache吧）。 lec4中介紹的C裏面如何使用泛型（沒有template, refe

Linux下一個最簡單的不依賴第三庫的的C程式（1）

如下程式碼是一段彙編程式碼，雖然標題中使用了C語言這個詞語，但下面確實是一段彙編程式碼，弄清楚了這個程式碼，後續的知識點才會展開。 #PURPOSE: Simple program that exits and returns a # status code back to the Lin

C#傳送簡單的post和get請求（轉載）

POST傳送請求及接受響應流程  根據目標地址址建立HttpWebRequest物件 設定響應的請求引數------Method、ContentType 等 使用HttpWebRequest物件獲取請求流並且寫入訊息體    使用H

C語言中，標頭檔案和原始檔的關係（轉）

//a.h void foo(); //a.c #include "a.h"   //我的問題出來了：這句話是要，還是不要？ void foo() {      return; } //main.c #include "a.h" int main(int argc

【電腦常用操作記錄】調整和刪除windows休眠檔案Hiberfil.sys釋放C盤（轉載）

【重要指令--（管理員命令提示符）powercfg -h -size 70  即可將這臺計算機的 C:\Hiberfil.sys 減小為70%，即 2.8GB）】 Hiberfil.sys 是 Windows 休眠功能（Windows Hibernation）將記憶

C# 基礎（十三）C# 軟體開發過程中，可執行檔案.exe 出現bug，該怎麼排查、解決：找到出現bug的位置

一、簡介 之前是完成了寫軟體，從而實現軟體的基本功能。到了今天，需要對自己寫的可執行檔案.exe找bug了。那麼下面，我將結合自己的軟體的使用過程中，講自己的經驗融入進來，解釋下什麼是bug、以及該怎麼找Bug。 二、Bug的分類 主要參考： https://blog.csdn.ne

C++ 基礎（六）.dll檔案的動態載入和靜態載入的區別：畫圖並舉例說明

一、簡介 本部落格主要介紹.dll檔案的動態載入和靜態載入的區別，畫圖並舉例說明。此外，我的上一篇關於靜態載入的部落格如下： C++ 基礎（五）使用vs2015封裝c++生成.dll檔案、.lib檔案、.h檔案後，給另一個工程使用：使用前，需配置標頭檔案（.h）靜態庫（.lib）和 動態庫（

C++ 基礎（五）使用vs2015封裝c++生成.dll檔案、.lib檔案、.h檔案後，給另一個工程使用：使用前，需配置標頭檔案（.h）靜態庫（.lib）和 動態庫（.dll ）專案屬性

一、簡介 我是一個認真的人，要麼不寫，要麼我就把步驟、截圖、程式碼，一 一 附上，方便大家參考學習。 1、為什麼要生成DLL和lib?      就是為了給VS工程呼叫（比如C#呼叫、C++工程）。 2、C#為什麼要呼叫DLL和lib？ C++寫的程

C++ 基礎（三）C++標頭檔案與原始檔的使用方法 舉例

看完這篇文章，你就知道怎麼用標頭檔案和原始檔了 http://www.cnblogs.com/fenghuan/p/4794514.html 標頭檔案：常量、變數、函式、類的宣告 原始檔：變數的定義和函式的實現 步驟一、先建立標頭檔案 #ifndef CIRCLE_H #defi

C# 基礎（十三）C# XML配置檔案、ini配置檔案的建立、讀寫：動態修改IP

一、簡介 傳統的配置檔案ini已有被xml檔案逐步代替的趨勢，這裡主要討論XML配置檔案。 二、ini網址 https://www.cnblogs.com/cncc/p/3415694.html（重點） https://www.cnblogs.com/xmy-007/p/640022

C++筆記（五） UML/設計模式（簡單工廠模式及工廠模式）

一、UML（統一建模語言） 模型：對問題的書面上的無歧義文字或圖形的描述，簡言之，模型是對現實的簡化。 建模：對現實系統進行適當的過濾，用適當的表現規則描述出簡介的模型問題。 UML:是一種基於面向物件的視覺化建模語言。UML採用了一組形象畫的額圖形符號作為建模語言，使

C檔案讀寫函式介紹（轉）

1.    首先要理解幾個概念： 檔案： 按一定規則儲存在磁碟上的資料集合。 檔名： 能唯一標識某個磁碟檔案的字串。形式： 碟符：/ 路徑 / 檔名.副檔名 文字檔案:： 資料以其數字字元的ASCII碼形式、一個位元組一個位元組地儲存在磁碟上。 二進位制檔案：資料以二進位制形式在儲存在磁碟上。 裝置檔案：輸入

C語言中，標頭檔案的作用，標頭檔案和原始檔的關係（轉）

簡單的說其實要理解C檔案與標頭檔案（即.h）有什麼不同之處，首先需要弄明白編譯器的工作過程，一般說來編譯器會做以下幾個過程： 1.預處理階段  2.詞法與語法分析階段  3.編譯階段，首先編譯成純彙編語句，再將之彙編成跟CPU相關的二進位制碼，生成各個目標檔案 (.obj檔案) 4.連線階段，將各個目標檔