文件系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)(C-實(shí)驗(yàn)教材)

文件系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵髮?shí)驗(yàn)?zāi)康耐ǔ０盐募c管理信息資源的管理程序的集合稱(chēng)為文件系統(tǒng)，它是操作系統(tǒng)中負(fù)責(zé)存取和管理信息資源的模塊，采用統(tǒng)一的方法管理用戶(hù)信息和系統(tǒng)信息的存儲(chǔ)、檢索、更新、共享和保護(hù)，并為用戶(hù)提供一套行之有效的文件使用及操作方法。本實(shí)驗(yàn)利用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)程序模擬文件系統(tǒng)，了解文件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和文件的各種操作方法，加深理解文件系統(tǒng)的內(nèi)部功能及內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，從而幫助學(xué)生對(duì)各種文件操作命令的實(shí)質(zhì)內(nèi)容和執(zhí)行過(guò)程有比較深入的了解。實(shí)驗(yàn)要求1．采用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)程序模擬文件系統(tǒng)，文件系統(tǒng)采用多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)文件和目錄的創(chuàng)建、刪除、重命名、變更權(quán)限、顯示文件內(nèi)容、修改文件內(nèi)容等操作。2．撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，報(bào)告應(yīng)包含以下內(nèi)容：（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；?）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；（3）設(shè)計(jì)思路；（4）程序流程圖；（5）程序中主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和函數(shù)說(shuō)明；（6）帶注釋的源程序代碼；（7）程序運(yùn)行結(jié)果及分析（8）實(shí)驗(yàn)收獲與體會(huì)預(yù)備知識(shí)文件和文件系統(tǒng)1.文件概念現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中都配置了外存，大量的程序和數(shù)據(jù)以文件的形式存放在外存。如果由用戶(hù)直接管理文件，不僅要求用戶(hù)熟悉外存特性，了解各種文件的屬性，以及它們?cè)谕獯嫔系奈恢?，而且多用?hù)環(huán)境下還必須能保持?jǐn)?shù)據(jù)的安全性和一致性，這是用戶(hù)不能勝任的。因而，現(xiàn)代操作系統(tǒng)中都配備文件系統(tǒng)，以適應(yīng)系統(tǒng)資源管理和用戶(hù)使用信息的需要。文件是指由創(chuàng)建者所定義的、具有文件名的一組相關(guān)元素的集合。用戶(hù)通過(guò)文件名就可對(duì)文件進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，文件名是由字母或數(shù)字組成的字母或數(shù)字串，其格式和長(zhǎng)度都因系統(tǒng)而異。操作系統(tǒng)提供文件系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)有：（1）便于用戶(hù)使用。（2）文件安全可靠。（3）系統(tǒng)能有效利用存儲(chǔ)空間，優(yōu)化安排不同屬主文件的位置。（4）文件系統(tǒng)還能提供文件共享功能。2.文件命名在不同的操作系統(tǒng)中對(duì)文件名的規(guī)定有所不同，文件名的格式和長(zhǎng)度因系統(tǒng)而異。一般來(lái)說(shuō)，文件名由文件名和擴(kuò)展名兩部分組成，前者用于標(biāo)識(shí)文件，后者用于區(qū)分文件類(lèi)型，中間用“.”分割開(kāi)來(lái)，它們都是字母或數(shù)字所組成的字母數(shù)字串。早期文件名的長(zhǎng)度僅限1~8個(gè)字符，現(xiàn)在文件名最長(zhǎng)可達(dá)255個(gè)字符。擴(kuò)展名是添加在文件名后面的若干個(gè)附加字符，又稱(chēng)為后綴名，用于只是文件類(lèi)型。例如，.txt指明純文本文件，.exe表示可執(zhí)行二進(jìn)制代碼文件，.obj表示編譯或匯編生成的目標(biāo)文件。3.文件類(lèi)型 為便于管理和控制文件，將文件分為多種類(lèi)型，下面是幾種常用的文件分類(lèi)方法。 （1）按用途分類(lèi)：系統(tǒng)文件，庫(kù)文件，用戶(hù)文件。 （2）按存取控制屬性分類(lèi)：只讀文件，讀寫(xiě)文件，不保護(hù)文件。 （3）按信息流向：輸入文件，輸出文件，輸入輸出文件。 （4）按文件中數(shù)據(jù)的形式分類(lèi)：源文件，目標(biāo)文件，可執(zhí)行文件。4.文件屬性文件屬性是指操作系統(tǒng)為文件配置的控制和管理信息，其目的是為方便系統(tǒng)和用戶(hù)對(duì)文件的管理和使用，這組屬性包括以下內(nèi)容。（1）文件基本屬性：文件名和擴(kuò)展名、文件屬性ID，文件所屬組ID等。（2）文件類(lèi)型屬性：如普通文件、目錄文件、系統(tǒng)文件、隱藏文件、設(shè)備文件等。也可按文件信息分為ASCII碼文件、二進(jìn)制碼文件等。（3）文件保護(hù)屬性：規(guī)定誰(shuí)能夠訪(fǎng)問(wèn)文件，以何種方式訪(fǎng)問(wèn)。常用的文件訪(fǎng)問(wèn)方式有可讀、可寫(xiě)、可執(zhí)行、可更新、可刪除等；有的系統(tǒng)還為文件設(shè)置口令用作保護(hù)。（4）文件管理屬性：如文件創(chuàng)建時(shí)間、最后訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間、最后修改時(shí)間等。（5）文件控制屬性：文件邏輯結(jié)構(gòu)信息，如：記錄鍵、記錄類(lèi)型、記錄個(gè)數(shù)、記錄長(zhǎng)度、成組因子數(shù)等；文件物理結(jié)構(gòu)信息，如：文件所在設(shè)備名、物理設(shè)備類(lèi)型、記錄存放的盤(pán)塊號(hào)或文件信息首選盤(pán)塊號(hào)，也可指出文件索引的位置等。 5.文件存取方法存取方法是指讀寫(xiě)文件存儲(chǔ)器上的物理記錄的方法，由于文件類(lèi)型不同，用戶(hù)使用的要求也不同，因而需要操作系統(tǒng)提供多種存取方法來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)要求。常用的存取方法如下：（1）順序存取。無(wú)論是無(wú)結(jié)構(gòu)字節(jié)流文件還是有結(jié)構(gòu)記錄式文件，存取操作都在上次操作的基礎(chǔ)上進(jìn)行。順序存取主要用于磁帶文件，但也適用于磁盤(pán)上的順序文件。（2）直接存取。又稱(chēng)隨機(jī)存取，可以非順序的從文件中的任何位置存取文件內(nèi)容。它通常用于磁盤(pán)文件。（3）索引存取。這是基于索引文件的存取方法，由于文件中的記錄不按位置而是按其記錄名或記錄鍵來(lái)編址，所以用戶(hù)提供記錄名或記錄鍵之后，先按名搜索，再查找所需要的記錄。在實(shí)際系統(tǒng)中，大都采用多級(jí)索引以加速記錄的查找過(guò)程。6.文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中負(fù)責(zé)管理和存取文件的程序模塊。它是由管理文件所需的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的管理軟件以及訪(fǎng)問(wèn)文件的一組操作所組成。文件目錄為了對(duì)文件實(shí)施有效的管理，必須對(duì)它們加以妥善組織，這主要是通過(guò)文件目錄實(shí)現(xiàn)的。對(duì)目錄管理的要求如下：實(shí)現(xiàn)“按名存取”提高對(duì)目錄的檢索速度。實(shí)現(xiàn)文件共享允許文件重名1.文件控制塊文件控制塊（FileControlBlock，F(xiàn)CB）是操作系統(tǒng)為每個(gè)文件建立的唯一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中包括了全部文件屬性，其目的是為了方便操作系統(tǒng)對(duì)文件的管理、控制和存取。于是一個(gè)文件有兩部分組成：FCB和文件體（文件信息）。有了FCB就可以方便的實(shí)現(xiàn)文件的按名存取。每當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)文件時(shí)，系統(tǒng)就要為其建立一個(gè)FCB，用來(lái)記錄文件的屬性信息；每當(dāng)存取文件時(shí)，先找到其FCB，再找到文件信息盤(pán)塊號(hào)、首塊物理位置或索引表就能存取文件信息。2.一級(jí)目錄結(jié)構(gòu)目錄結(jié)構(gòu)的組織關(guān)系到文件系統(tǒng)的存取速度，也關(guān)系到文件的共享性和安全性。因此組織好文件的目錄，是設(shè)計(jì)好文件系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。最簡(jiǎn)單的文件目錄是一級(jí)目錄結(jié)構(gòu)，所有FCB排列在一張線(xiàn)性表中。一級(jí)目錄的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，但它只能實(shí)現(xiàn)目錄管理中最基本的按名存取功能，文件重名和文件共享問(wèn)題難以解決。3.兩級(jí)目錄結(jié)構(gòu)兩級(jí)目錄結(jié)構(gòu)將文件目錄分成主文件目錄和用戶(hù)文件目錄兩級(jí)。系統(tǒng)為每個(gè)用戶(hù)建立一個(gè)用戶(hù)文件目錄（UFD），每個(gè)用戶(hù)的文件目錄登記了該用戶(hù)建立的所有文件名及其屬性信息。主目錄（MFD）則登記了進(jìn)入系統(tǒng)的各個(gè)用戶(hù)文件目錄的情況，每個(gè)用戶(hù)占一個(gè)表目，說(shuō)明該用戶(hù)目錄的屬性，包括用戶(hù)名、目錄大小、組織形式及其所在的位置等。兩級(jí)目錄結(jié)構(gòu)提高了目錄檢索的速度；允許不同的用戶(hù)目錄中使用相同的文件名；不同用戶(hù)也可以使用不同的文件名或相同的文件名來(lái)訪(fǎng)問(wèn)系統(tǒng)中的同一個(gè)共享文件。兩級(jí)目錄結(jié)構(gòu)雖然比較簡(jiǎn)單實(shí)用，但缺乏靈活性，特別是難以反映現(xiàn)實(shí)世界的多層次關(guān)系。4.多級(jí)樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中，所有文件系統(tǒng)都支持多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)，根目錄是唯一的，每一級(jí)目錄可以是下一級(jí)目錄的說(shuō)明，也可以是文件的說(shuō)明，從而形成樹(shù)狀目錄結(jié)構(gòu)。如圖8.1是Linux目錄層次結(jié)構(gòu)，它是一棵倒置的有根樹(shù)，樹(shù)根是根目錄，從根向下，每個(gè)樹(shù)枝是子目錄，而樹(shù)葉是文件。樹(shù)狀多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)有許多優(yōu)點(diǎn)，可以較好地反映現(xiàn)實(shí)世界中具有層次關(guān)系的數(shù)據(jù)結(jié)合，確切地反映系統(tǒng)內(nèi)部文件的分支結(jié)構(gòu)；不同文件可以重名，只要它們不位于同一末端子目錄中即可；易于規(guī)定不同層次或子目錄中文件的不同存取權(quán)限，便于文件的保護(hù)、保密和共享等，有利于系統(tǒng)的維護(hù)和查找。圖8.1Linux目錄層次結(jié)構(gòu)文件結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)中的所有文件都存在著以下兩種形式的文件結(jié)構(gòu)：文件的邏輯結(jié)構(gòu)。這是從用戶(hù)觀(guān)點(diǎn)出發(fā)所觀(guān)察到的文件組織形式，即文件是由一系列的邏輯記錄組成的，是用戶(hù)可以直接處理的數(shù)據(jù)及其結(jié)構(gòu)，它獨(dú)立于文件的物理特性。文件的物理結(jié)構(gòu)。這是指系統(tǒng)將文件存儲(chǔ)在外存上所形成的一種存儲(chǔ)組織形式，是用戶(hù)不能看見(jiàn)的。文件的物理結(jié)構(gòu)不僅與存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)性能有關(guān)，而且與所采用的外存分配方式有關(guān)。文件邏輯結(jié)構(gòu)文件的邏輯結(jié)構(gòu)分為兩種形式：流式文件和記錄式文件。（1）流式文件這是一種無(wú)結(jié)構(gòu)的文件，文件內(nèi)的數(shù)據(jù)不再組成紀(jì)錄，只是一串順序的信息集合，稱(chēng)為字節(jié)流文件。流式文件中的每個(gè)字節(jié)都有一個(gè)索引，第一個(gè)字節(jié)的索引為0，第二個(gè)字節(jié)的索引為1……打開(kāi)文件的進(jìn)程使用文件讀寫(xiě)指針來(lái)訪(fǎng)問(wèn)文件中的特定字節(jié)。當(dāng)文件打開(kāi)時(shí)，文件讀寫(xiě)指針指向首字節(jié)，每k個(gè)字節(jié)的讀或?qū)懖僮魍瓿?，則將文件讀寫(xiě)指針加k。事實(shí)上，有許多應(yīng)用不再要求文件內(nèi)再區(qū)分記錄，因而，為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)，大多數(shù)現(xiàn)代操作系統(tǒng)如Linux系統(tǒng)只提供流式文件。（2）記錄式文件這是一種有結(jié)構(gòu)的文件，它包含若干邏輯記錄，邏輯記錄是文件中按信息在邏輯上的獨(dú)立含義所劃分的信息單位，記錄在文件中的排列按其出現(xiàn)次序編號(hào)，記錄0，記錄1……。記錄式文件中有兩種常用的記錄組織和使用方法：①記錄式順序文件：文件的記錄順序生成并被順序訪(fǎng)問(wèn)。②記錄式索引順序文件：這種文件使用索引表，表項(xiàng)包含記錄鍵和索引指針，記錄鍵有應(yīng)用程序確定，而索引指針便指向相應(yīng)記錄。這種文件可針對(duì)特定記錄進(jìn)行存取，它也保持著順序訪(fǎng)問(wèn)記錄的功能。2.文件物理結(jié)構(gòu)（1）順序文件 將文件中邏輯上連續(xù)的信息存放到存儲(chǔ)介質(zhì)的相鄰物理塊上形成順序結(jié)構(gòu)，叫做順序文件，又稱(chēng)連續(xù)文件。這種文件結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是管理簡(jiǎn)單，存取速度快。主要缺點(diǎn)是建立文件之前需預(yù)先確定文件長(zhǎng)度，以便分配存儲(chǔ)空間；修改、插入和添加文件記錄有一定的難度；對(duì)于變長(zhǎng)記錄的處理很困難；對(duì)磁盤(pán)做連續(xù)分配會(huì)造成空閑塊的浪費(fèi)。（2）連接文件。把邏輯文件中各個(gè)邏輯記錄存放到一些磁盤(pán)塊中，這些磁盤(pán)塊可以是不連續(xù)的，用指針把這些磁盤(pán)塊按邏輯記錄的順序連接起來(lái)，形成了文件的連接結(jié)構(gòu)。文件信息存放在磁盤(pán)的若干物理塊中，第一塊文件信息的物理地址由FCB給出，而每塊的連接字出文件的下一個(gè)物理塊位置。通常，當(dāng)連接字的內(nèi)容為0時(shí)，表示文件至本塊結(jié)束。連接文件結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是易于文件擴(kuò)充，不要求占用連續(xù)的外存空間，存儲(chǔ)空間利用率高。由于連接文件只能按連接指針順序搜索，因此存取速度慢。（3）索引文件索引結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)非連續(xù)存儲(chǔ)的另一種方法，適用于數(shù)據(jù)記錄保存在磁盤(pán)上的文件，系統(tǒng)為每個(gè)文件建立索引表（indextable），可以有不同的索引形式，一種是記錄組成文件的磁盤(pán)塊號(hào)，這種索引表只是磁盤(pán)塊號(hào)的序列，適用于流式文件；另一種其索引表項(xiàng)包含記錄鍵及其磁盤(pán)塊號(hào)，適用于記錄式文件。利用索引表來(lái)搜索記錄的文件稱(chēng)為索引文件，索引表可存放在FCB中，打開(kāi)文件時(shí)就可使用索引表訪(fǎng)問(wèn)文件信息，大文件的索引表很大。有些文件系統(tǒng)讓索引表置于單獨(dú)的物理塊中且可駐留在磁盤(pán)上，F(xiàn)CB中僅包含索引表的地址。索引文件結(jié)構(gòu)既可滿(mǎn)足文件動(dòng)態(tài)增、刪的要求，存儲(chǔ)空間的利用率也較高；索引結(jié)構(gòu)既適用于順序存取，也適用于隨機(jī)存取，可以方便、較迅速地實(shí)現(xiàn)文件的存取。缺點(diǎn)是由于使用索引表而增加了存儲(chǔ)空間的開(kāi)銷(xiāo)。文件系統(tǒng)的接口文件系統(tǒng)作為一個(gè)高效管理文件的程序，其運(yùn)行更多的是在系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行，而用戶(hù)所需要關(guān)心只是它的接口。文件系統(tǒng)通常向用戶(hù)提供以下兩類(lèi)接口。第一類(lèi)是與文件有關(guān)的操作命令或者作業(yè)控制語(yǔ)言中與文件有關(guān)的語(yǔ)句，構(gòu)成文件系統(tǒng)命令接口；第二類(lèi)是提供給用戶(hù)程序使用的文件系統(tǒng)調(diào)用，構(gòu)成了用戶(hù)和文件系統(tǒng)的另一個(gè)接口，稱(chēng)為程序接口。文件系統(tǒng)提供給用戶(hù)程序的一組系統(tǒng)調(diào)用，包括建立、打開(kāi)、關(guān)閉、撤銷(xiāo)、讀、寫(xiě)和控制。通過(guò)這些系統(tǒng)調(diào)用，用戶(hù)可以獲得文件系統(tǒng)的各種服務(wù)?；疚募到y(tǒng)調(diào)用有建立文件、打開(kāi)文件、讀寫(xiě)文件、關(guān)閉文件等。文件系統(tǒng)模擬實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編寫(xiě)程序模擬一個(gè)簡(jiǎn)單的文件系統(tǒng)，具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下：（1）實(shí)現(xiàn)多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)，而非二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)。（2）實(shí)現(xiàn)文件和目錄的創(chuàng)建、刪除、重命名和讀寫(xiě)權(quán)限控制功能。（3）實(shí)現(xiàn)顯示文件內(nèi)容和更改文件內(nèi)容的功能。（4）創(chuàng)建文件或目錄時(shí)，采用動(dòng)態(tài)申請(qǐng)的方式請(qǐng)求存儲(chǔ)空間分配，在刪除文件或目錄時(shí)，還需對(duì)申請(qǐng)的空間進(jìn)行釋放。（5）為觀(guān)察各種命令執(zhí)行情況，要求以樹(shù)形結(jié)構(gòu)直觀(guān)地顯示命令執(zhí)行后的目錄結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)1.主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)說(shuō)明（1）文件控制塊（FCB）應(yīng)包含：文件名、文件內(nèi)容、父目錄地址、同級(jí)目錄文件地址、讀寫(xiě)權(quán)限等信息。其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及說(shuō)明如下：typedefstructFILE { charname[256]; //文件名 charcontent[1000]; //文件內(nèi)容 structFILE*frontFile; //同級(jí)目錄上一文件 structFILE*nextFile; //同級(jí)目錄下一文件 structFOLDER*parentFolder; //父目錄 intcanRead; //是否可讀 intcanWrite; //是否可寫(xiě)}FILE,*PFILE;（2）目錄結(jié)構(gòu)typedefstructFOLDER { charname[256]; //目錄名 structFOLDER*nextFolder; //同級(jí)下一目錄 structFOLDER*frontFolder; //同級(jí)上一目錄 structFOLDER*parentFolder; //父目錄 structFOLDER*firstChildFolder;//子目錄 structFILE*firstChildFile; //子文件 intcanRead; //是否可讀 intcanWrite; //是否可寫(xiě)}FOLDER,*PFOLDER;（3）在模擬程序中，應(yīng)先建立文件系統(tǒng)的根目錄，文件系統(tǒng)中的操作都在此目錄下完成，且不得直接對(duì)根目錄操作。PFOLDERroot; //根目錄（4）在指定目錄下新建立的文件和目錄，都通過(guò)該目錄中最后一個(gè)子文件或子目錄的nextFile或nextFolder指針建立連接；若該目錄之中無(wú)任何子文件和子目錄，則通過(guò)該目錄的firstChildFolder（或firstChildFile）指針建立連接。如圖8.2所示。圖8.2多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)2.文件系統(tǒng)模擬程序執(zhí)行流程（1）程序運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)首先根據(jù)目錄FOLDER結(jié)構(gòu)建立根目錄root，并為其分配空間，初始化其信息。（2）程序給出一個(gè)菜單，用戶(hù)根據(jù)菜單選項(xiàng)前的數(shù)字，選擇要執(zhí)行的操作命令。（3）若在根目錄下建立子目錄，則建立一個(gè)新FOLDER并為其分配空間后，利用根目錄中的子目錄節(jié)點(diǎn)指針與該子目錄建立連接。（4）若在根目錄下建立文件，則建立一個(gè)新FCB并為其分配空間后，利用根目錄中的子文件節(jié)點(diǎn)指針與該文件建立連接。（5）對(duì)指定文件或目錄進(jìn)行刪除、重命名、設(shè)置權(quán)限等操作時(shí)，需要先在文件系統(tǒng)中找到目標(biāo)文件或目錄才可進(jìn)行下一步的操作，否則提示用戶(hù)目標(biāo)文件或目錄不存在。（6）若文件或目錄若不具有可讀權(quán)限，不會(huì)在文件系統(tǒng)中顯示，處于隱藏狀態(tài)，但并不代表不存在；文件或目錄若不具有可寫(xiě)權(quán)限，則不能對(duì)在該目錄下執(zhí)行創(chuàng)建，刪除，不能重命名該目錄；不能更改文件內(nèi)容。（7）每次執(zhí)行操作命令后，為直觀(guān)地觀(guān)察執(zhí)行情況，會(huì)顯示輸出命令執(zhí)行后的目錄結(jié)構(gòu)。文件系統(tǒng)執(zhí)行流程如圖8.3所示。圖8.3文件系統(tǒng)執(zhí)行流程3.各種操作命令流程圖本實(shí)驗(yàn)?zāi)M實(shí)現(xiàn)多個(gè)目錄和文操作命令，這里給出其中部分操作命令的流程圖。創(chuàng)建目錄、刪除目錄、重命名目錄、更改目錄權(quán)限和更改文件內(nèi)容的流程圖如圖8.6——圖8.10所示。圖8.6創(chuàng)建目錄流程圖圖8.7刪除目錄流程圖圖8.8重命名目錄流程圖圖8.9更改目錄權(quán)限流程圖圖8.10更改文件內(nèi)容流程圖程序示例#include"stdio.h"#include"string.h"#include"stdlib.h"typedefstructFOLDER //目錄結(jié)構(gòu){ charname[256]; //目錄名 structFOLDER*nextFolder; //同級(jí)下一目錄 structFOLDER*frontFolder; //同級(jí)上一目錄 structFOLDER*parentFolder; //父目錄 structFOLDER*firstChildFolder;//子目錄 structFILE*firstChildFile; //子文件 intcanRead; //是否可讀 intcanWrite; //是否可寫(xiě)}FOLDER,*PFOLDER;typedefstructFILE //文件控制塊信息{ charname[256]; //文件名 charcontent[1000]; //文件內(nèi)容 structFILE*frontFile; //同級(jí)目錄上一文件 structFILE*nextFile; //同級(jí)目錄下一文件 structFOLDER*parentFolder; //父目錄 intcanRead; //是否可讀 intcanWrite; //是否可寫(xiě)}FILE,*PFILE;PFOLDERroot; //根目錄intcount=0; //控制輸出格式intflagD=0; //刪除標(biāo)記PFOLDERfindCurrentFolder(PFOLDERcurrentFolder,charname[]) //查找指定目錄{ PFOLDERfolder; if(currentFolder==NULL) returnNULL; //沒(méi)找到 if(strcmp(currentFolder->name,name)==0) returncurrentFolder; //查找目錄為當(dāng)前目錄 folder=findCurrentFolder(currentFolder->firstChildFolder,name); if(folder!=NULL) returnfolder; //查找目錄在子目錄中 folder=findCurrentFolder(currentFolder->nextFolder,name); if(folder!=NULL) returnfolder; //查找目錄在同級(jí)其它目錄中 returnNULL; //沒(méi)找到}PFILEfindCurrentFile(PFOLDERcurrentFolder,charname[])//查找指定文件{ PFILEtempFile; if(currentFolder==NULL) returnNULL; //沒(méi)找到 tempFile=currentFolder->firstChildFile; while(tempFile!=NULL) //遍歷當(dāng)前目錄子文件 { if(strcmp(tempFile->name,name)==0) returntempFile; //找到了 tempFile=tempFile->nextFile; } tempFile=findCurrentFile(currentFolder->firstChildFolder,name); if(tempFile!=NULL) returntempFile; //查找文件在子目錄中 tempFile=findCurrentFile(currentFolder->nextFolder,name); if(tempFile!=NULL) returntempFile; //查找文件在同級(jí)其它目錄中 returnNULL; //沒(méi)找到}PFOLDERprepareWorkBeforeCreate() { PFOLDERcurrentFolder=NULL; charname[256]; printf("輸入當(dāng)前目錄名稱(chēng)："); gets(name); fflush(stdin); currentFolder=findCurrentFolder(root,name); if(currentFolder==NULL) { puts("目錄不存在！"); returnNULL; } if(currentFolder->canWrite==0) { puts("權(quán)限不夠，不予創(chuàng)建！"); returnNULL; } returncurrentFolder;}voidcreateFolder() //當(dāng)前目錄中創(chuàng)建新目錄{ PFOLDERcurrentFolder=prepareWorkBeforeCreate(); if(currentFolder==NULL){ //目標(biāo)目錄不存在 return; } charname[256]; printf("輸入新目錄名稱(chēng)："); gets(name); fflush(stdin); PFOLDERnewFolder; newFolder=(PFOLDER)malloc(sizeof(FOLDER)); strcpy(newFolder->name,name); newFolder->firstChildFolder=NULL; //初始化新目錄 newFolder->firstChildFile=NULL; newFolder->nextFolder=NULL; newFolder->parentFolder=NULL; newFolder->frontFolder=NULL; newFolder->canRead=1; newFolder->canWrite=1; if(currentFolder->firstChildFolder==NULL) //當(dāng)前目錄下無(wú)子目錄 { currentFolder->firstChildFolder=newFolder; newFolder->parentFolder=currentFolder; } else //當(dāng)前目錄下有子目錄 { PFOLDERtempFolder=currentFolder->firstChildFolder; PFOLDERlastFolder; //保存當(dāng)前currentFolder下最后一個(gè)子folder while(tempFolder!=NULL) //同級(jí)目錄下不得有相同目錄 { lastFolder=tempFolder; if(strcmp(tempFolder->name,newFolder->name)==0) { printf("%s目錄下已有同名目錄！\n",currentFolder->name); free(newFolder); return; } tempFolder=tempFolder->nextFolder; } lastFolder->nextFolder=newFolder; //將新目錄與同級(jí)舊目錄建立連接 newFolder->frontFolder=lastFolder; } puts("創(chuàng)建成功！");}voidcreateFile() //當(dāng)前目錄中創(chuàng)建新文件{ PFOLDERcurrentFolder=prepareWorkBeforeCreate(); if(currentFolder==NULL){ //目標(biāo)目錄不存在 return; } charname[256]; printf("輸入新文件名稱(chēng)："); gets(name); fflush(stdin); PFILEnewFile; newFile=(PFILE)malloc(sizeof(FILE)); strcpy(newFile->name,name); printf("是否輸入文件內(nèi)容？"); charans=getchar(); fflush(stdin); if(ans=='y'||ans=='Y') { printf("輸入文件內(nèi)容："); gets(newFile->content); } else { strcpy(newFile->content,""); } fflush(stdin); newFile->nextFile=NULL; //初始化新文件信息 newFile->frontFile=NULL; newFile->parentFolder=NULL; newFile->canRead=1; newFile->canWrite=1; if(currentFolder->firstChildFile==NULL) //當(dāng)前目錄下無(wú)子文件 { currentFolder->firstChildFile=newFile; newFile->parentFolder=currentFolder; } else //當(dāng)前目錄下有子文件 { PFILEtempFile=currentFolder->firstChildFile; PFILElastFile; //保存當(dāng)前currentFolder下最后一個(gè)子file while(tempFile!=NULL) //同級(jí)目錄下不得有相同文件 { lastFile=tempFile; if(strcmp(tempFile->name,newFile->name)==0) { printf("%s目錄下已有同名文件！\n",currentFolder->name); free(newFile); return; } tempFile=tempFile->nextFile; } lastFile->nextFile=newFile; //將新文件與同級(jí)文件建立連接 newFile->frontFile=lastFile; } puts("創(chuàng)建成功！");}voidinputName(charname[]){ printf("輸入名稱(chēng)："); gets(name); fflush(stdin);}voiddeleteAllChild(PFOLDERcurrentFolder) //刪除該目錄下所有內(nèi)容{ PFILEtempFile,dFile; if(currentFolder==NULL) return; if(flagD) deleteAllChild(currentFolder->nextFolder); flagD=1; deleteAllChild(currentFolder->firstChildFolder);//遍歷子目錄 tempFile=currentFolder->firstChildFile; while(tempFile!=NULL) //刪除該目錄子文件 { dFile=tempFile; tempFile=tempFile->nextFile; free(dFile); //（釋放空間） } free(currentFolder); //刪除該目錄（釋放空間）}voiddeleteFolder() //刪除目錄所有內(nèi)容{ charname[256]; inputName(name); if(strcmp(name,"root")==0) { puts("根目錄不準(zhǔn)刪除！"); return; } PFOLDERcurrentFolder=findCurrentFolder(root,name); if(currentFolder==NULL) { printf("目錄不存在！"); return; } if(currentFolder->canWrite==0) { puts("權(quán)限不夠，不予刪除！"); return; } if(currentFolder->frontFolder==NULL) { currentFolder->parentFolder->firstChildFolder=currentFolder->nextFolder; //斷開(kāi)連接 if(currentFolder->nextFolder!=NULL) //重設(shè)為頭 currentFolder->nextFolder->frontFolder=NULL; } else currentFolder->frontFolder->nextFolder=currentFolder->nextFolder; //斷開(kāi)連接 deleteAllChild(currentFolder); //（釋放空間） puts("刪除成功！");}voiddeleteFile() //刪除文件{ charname[256]; inputName(name); PFILEcurrentFile=findCurrentFile(root,name); if(currentFile==NULL) { printf("文件不存在！"); return; } if(currentFile->frontFile==NULL) { currentFile->parentFolder->firstChildFile=currentFile->nextFile; //斷開(kāi)連接 if(currentFile->nextFile!=NULL) currentFile->nextFile->frontFile=NULL; //重設(shè)為頭 } else currentFile->frontFile->nextFile=currentFile->nextFile; //斷開(kāi)連接 free(currentFile); //刪除文件 puts("刪除成功！");}voiddisplayFileSystemStructure(PFOLDERcurrentFolder) //輸出目錄結(jié)構(gòu){ PFILEtempFile; if(currentFolder!=NULL&¤tFolder->canRead) //是否可讀 { for(inti=0;i<count;i++) printf(""); printf("|-"); printf(currentFolder->name); intlength=15-count*2-strlen(currentFolder->name); for(i=0;i<length;i++) //權(quán)限 printf(""); if(count==0) printf("canReadcanWrite\n"); else printf("<dir>%d%d\n",currentFolder->canRead,currentFolder->canWrite); } elseif(currentFolder==NULL) { count--; return; } count++; tempFile=currentFolder->firstChildFile; while(tempFile!=NULL) //遍歷子文件 { if(tempFile->canRead==1) //是否可讀 { for(inti=0;i<count;i++) printf(""); printf("|-"); printf(tempFile->name); intlength=20-count*2-strlen(tempFile->name); for(i=0;i<length;i++) //權(quán)限 printf(""); if(count==0) printf("canReadcanWrite\n"); else printf("%d%d\n",tempFile->canRead,tempFile->canWrite); } tempFile=tempFile->nextFile; } displayFileSystemStructure(currentFolder->firstChildFolder); //遍歷子目錄 displayFileSystemStructure(currentFolder->nextFolder); //遍歷同級(jí)目錄}voidshowFileContent() //顯示文件內(nèi)容{ PFILEcurrentFile=NULL; charname[256]; printf("輸入文件名："); gets(name); fflush(stdin); currentFile=findCurrentFile(root,name); if(currentFile==NULL) { puts("文件不存在！"); return; } if(!currentFile->canRead) { puts("權(quán)限不夠，無(wú)法讀??！"); return; } printf("文件內(nèi)容：%s\n",currentFile->content); printf("文件長(zhǎng)度：%d\n",strlen(currentFile->content));}voidchangeFileContent() //更改文件內(nèi)容{ PFILEcurrentFile=NULL; charname[256]; printf("輸入文件名："); gets(name); fflush(stdin); currentFile=findCurrentFile(root,name); if(currentFile==NULL) { puts("文件不存在！"); return; } if(!currentFile->canWrite) { puts("權(quán)限不夠，不予修改！"); return; } printf("輸入文件內(nèi)容："); gets(currentFile->content); fflush(stdin); puts("更改成功！");}voidchangeAllChildPermission(PFOLDERcurrentFolder,intcanRead,intcanWrite) //更改子目錄下所有目錄和文件權(quán)限{ PFILEtempFile; if(currentFolder!=NULL) { currentFolder->canRead=canRead; currentFolder->canWrite=canWrite; } elseif(currentFolder==NULL) return; tempFile=currentFolder->firstChildFile; while(tempFile!=NULL) //遍歷子文件 { tempFile->canRead=canRead; tempFile->canWrite=canWrite; tempFile=tempFile->nextFile; } changeAllChildPermission(currentFolder->firstChildFolder,canRead,canWrite); //遍歷子目錄 if(currentFolder->firstChildFolder!=NULL) changeAllChildPermission(currentFolder->firstChildFolder->nextFolder,canRead,canWrite);//遍歷同級(jí)目錄}voidchangeFolderPermission() //更改目錄權(quán)限{ charname[256]; inputName(name); if(strcmp(name,"root")==0) { puts("根目錄不準(zhǔn)更改權(quán)限！"); return; } PFOLDERcurrentFolder=NULL; currentFolder=findCurrentFolder(root,name); if(currentFolder==NULL) { puts("目錄不存在！"); return; } printf("輸入目錄權(quán)限（讀和寫(xiě)）："); scanf("%d%d",¤tFolder->canRead,¤tFolder->canWrite); fflush(stdin); changeAllChildPermission(currentFolder,currentFolder->canRead,currentFolder->canWrite); //更改當(dāng)前目錄權(quán)限時(shí)，同時(shí)更改其目錄下所有文件和目錄權(quán)限 puts("權(quán)限更改成功！");}voidchangeFilePermission() //更改文件權(quán)限{ charname[256]; inputName(name); PFILEcurrentFile=NULL; currentFile=findCurrentFile(root,name); if(currentFile==NULL) { puts("文件不存在！"); return; } printf("輸入文件權(quán)限（讀和寫(xiě)）"); scanf("%d%d",¤tFile->canRead,¤tFile->canWrite); fflush(stdin); puts("權(quán)限更改成功！");}intfileNameIsDuplication(PFILEcurrentFile,charname[]) //判斷新重命名的文件是否重名{ PFILEtempFile=currentFile->frontFile; while(tempFile!=NULL) //向前掃描 { if(strcmp(tempFile->name,name)==0) { printf("文件重名！\n"); return1; } tempFile=tempFile->frontFile; } tempFile=currentFile->nextFile; while(tempFile!=NULL) //向后掃描 { if(strcmp(tempFile->name,name)==0) { printf("文件重名！\n"); return1; } tempFile=tempFile->nextFile; } return0;}intfolderNameIsDuplication(PFOLDERcurrentFolder,charname[]) //判斷新重命名的目錄是否重名{ PFOLDERtempFolder=currentFolder->frontFolder; while(tempFolder!=NULL) //向前掃描 { if(strcmp(tempFolder->name,name)==0) { printf("目錄重名！\n"); return1; } tempFolder=tempFolder->frontFolder; } tempFolder=currentFolder->nextFolder; while(tempFolder!=NULL) //向后掃描 { if(strcmp(tempFolder->name,name)==0) { printf("目錄重名！\n"); return1; } tempFolder=tempFolder->nextFolder; } return0;}voidrenameFolder() //重命名目錄{ charname[256]; inputName(name); if(strcmp("root",name)==0) { puts("根目錄不準(zhǔn)更改！"); return; } PFOLDERcurrentFolder=findCurrentFolder(root,name); if(currentFolder==NULL) { puts("目錄不存在！"); return; } printf("輸入新名稱(chēng)："); gets(name); fflush(stdin); if(folderNameIsDuplication(currentFolder,name)) //重名 return; strcpy(currentFolder->name,name); puts("重命名成功！");}voidrenameFile() //重命名文件{ charname[256]; inputName(name); PFILEcurrentFile=findCurrentFile(root,name); if(currentFile==NULL) { puts("文件不存在！"); return; } printf("輸入新名稱(chēng)："); gets(name); fflush(stdin); if(fileNameIsDuplication(currentFile,name)) //重名 return; strcpy(currentFile->name,name); puts("重命名成功！");}voidmenu() //菜單{ intchoice; printf("\t************************\n"); printf("\t*1.創(chuàng)建目錄*\n"); printf("\t*2.刪除目錄*\n"); printf("\t*3.重命名目錄*\n"); printf("\t*4.更改目錄權(quán)限*\n"); printf("\t*5.創(chuàng)建文件*\n"); printf("\t*6.刪除文件*\n"); printf("\t*7.重命名文件*\n"); printf("\t*8.顯示文件內(nèi)容*\n"); printf("\t*9.更改文件內(nèi)容*\n"); printf("\t*10.更改文件權(quán)限*\n"); printf("\t*0.退出*\n"); printf("\t************************\n"); count=0; printf("\n目錄結(jié)構(gòu)：\n"); displayFileSystemStructure(root); while(1) { printf("\n---------------------------------------------\n"); printf("請(qǐng)選擇操作命令："); scanf("%d",&choice); fflush(stdin); switch(choice) { case1:createFolder(); //創(chuàng)建目錄 break; case2:deleteFolder(); //刪除目錄 break; case3: renameFolder(); //重命名目錄 break; case4: changeFolderPermission(); //更改目錄權(quán)限 break; case5:createFile(); //創(chuàng)建文件 break; case6:deleteFile(); //刪除文件 break; case7:renameFile(); //重命名文件 break; case8: showFileContent(); //顯示文件內(nèi)容 break; case9: changeFileContent(); //更改文件內(nèi)容 break; case10:changeFilePermission(); //更改文件權(quán)限 break; case0:exit(0); //退出 break; default:break; } count=0; printf("\n目錄結(jié)構(gòu)：\n"); displayFileSystemStructure(root); }}voidinitRootFolder() //初始化根目錄信息{ root=(PFOLDER)malloc(sizeof(FOLDER)); root->frontFolder=NULL; root->nextFolder=NULL; root->parentFolder=NULL; root->firstChildFolder=NULL; root->firstChildFile=NULL; root->canRead=1; root->canWrite=1; strcpy(root->name,"root");}intmain(void){ initRootFolder(); menu(); return0;}運(yùn)行結(jié)果及分析程序經(jīng)編譯運(yùn)行后，文件模擬系統(tǒng)顯示一個(gè)菜單，并顯示樹(shù)形目錄，主界面如下所示：（1）主界面*************************1.創(chuàng)建目錄**2.刪除目錄**3.重命名目錄**4.更改目錄權(quán)限**5.創(chuàng)建文件**6.刪除文件**7.重命名文件**8.顯示文件內(nèi)容**9.更改文件內(nèi)容**10.更改文件權(quán)限**0.退出*************************目錄結(jié)構(gòu)：|-rootcanReadcanWrite此時(shí)，用戶(hù)可選擇相應(yīng)操作命令；在每一次完成操作后，會(huì)顯示目錄結(jié)構(gòu)，便于用戶(hù)查看到文件系統(tǒng)內(nèi)容的更新，從而了解命令的執(zhí)行情況。（2）創(chuàng)建目錄和創(chuàng)建文件當(dāng)用戶(hù)選擇功能1后，首先需指定目標(biāo)目錄，若目標(biāo)目錄不存在或不具有可寫(xiě)權(quán)限時(shí)，則會(huì)提示創(chuàng)建失敗，這時(shí)可更改目標(biāo)目錄的可寫(xiě)權(quán)限后繼續(xù)完成操作。目錄創(chuàng)建成功后，顯示新建立的目錄及其讀寫(xiě)權(quán)限，為區(qū)別文件和目錄，在目錄名后輸出“<dir>”,表明這是一個(gè)子目錄。例如在root根目錄下建立子目錄folder1時(shí)，程序運(yùn)行情況如下所示：---------------------------------------------請(qǐng)選擇操作命令：1輸入當(dāng)前目錄名稱(chēng)：root輸入新目錄名稱(chēng)：folder1創(chuàng)建成功！目錄結(jié)構(gòu)：|-rootcanReadcanWrite|-folder1<dir>11--------------------------------------------- 當(dāng)用戶(hù)選擇功能5后將執(zhí)行創(chuàng)建文件操作。在創(chuàng)建文件時(shí)會(huì)提示用戶(hù)是否立刻輸入文件內(nèi)容，若創(chuàng)建文件時(shí)并不想輸入內(nèi)容，則可通過(guò)更改文件內(nèi)容功能輸入文件內(nèi)容，文件創(chuàng)建成功后，在目錄結(jié)構(gòu)中顯示新文件及其讀寫(xiě)權(quán)限，默認(rèn)為可讀可寫(xiě)，文件讀寫(xiě)權(quán)限可執(zhí)行更改文件權(quán)限命令修改。例如在root根目錄下創(chuàng)建文件file.txt時(shí)，程序運(yùn)行情況如下所示：---------------------------------------------請(qǐng)選擇操作命令：5輸入當(dāng)前目錄名稱(chēng)：root輸入新文件名稱(chēng)：file.txt是否輸入文件內(nèi)容？n創(chuàng)建成功！目錄結(jié)構(gòu)：|-rootcanReadcanWrite|-file.txt11|-folder1<dir>11-----------------