操作系统实验：文件管理 C语言

设计实现一个模拟文件系统。包括文件目录管理、存储空间管理、文件创建、删除、读、写等基本操作功能。测试环境 DEVc++


#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;const int mem_maxsize = 8 * 1024; // 8M最大内存空间
const int block_size = 512; // 盘块大小// 文件结构
typedef struct file
{string name; // 文件名int size; // 文件大小int start_bid; // 首盘块号file* next; // 同一目录下一文件
};// 文件夹结构
typedef struct folder
{string name; // 目录名folder* par_folder; // 父目录folder* sub_folder; // 子目录folder* next; // 兄弟目录file* sub_file; // 子文件
};// 盘块结构
typedef struct free_block {int block_id; // 盘块号int start_add; // 开始地址int mem_size; // 内存大小int remain_mem_size; // 剩余空间int state; // 是否被占用free_block* next; // 下一空闲盘块
};folder* home; // 根目录
folder* cur_catalog; // 当前目录
free_block* fb_arr[mem_maxsize / block_size + 1]; // 盘块指针数组// 初始化内存空间
void init_mem_system() {int bid = 0;for (int i = 0; i < mem_maxsize; i += 512) {free_block* fbt = new free_block;fbt->block_id = bid;fbt->start_add = i;fbt->mem_size = 512;fbt->remain_mem_size = 512;fbt->state = 0;fbt->next = NULL;fb_arr[bid] = fbt;bid++;}fb_arr[bid] = NULL;
}// 初始化文件系统
folder* init_file_system() {folder* home = new folder;home->name = "home";home->par_folder = NULL;home->sub_file = NULL;home->sub_folder = NULL;cur_catalog = home;return home;
}// 显示内存空间
void show_mem() {string str = "";cout << str.assign(14, '#') << " MEM " << str << endl;cout << setw(8) << "盘块号" << setw(10) << "是否分配" << setw(10) << "内存大小"<< setw(14) << "剩内存大小" << endl;free_block** fbt = fb_arr;for (; *fbt; fbt++) {cout << setw(8) << (*fbt)->block_id << setw(10) << (*fbt)->state << setw(10) << (*fbt)->mem_size<< setw(14) << (*fbt)->remain_mem_size << endl;}cout << endl;
}// 显示当前目录
void show_catalog() {string str = "";cout << str.assign(14, '#') << " FOLDER " << str << endl;folder* fdt = cur_catalog->sub_folder;for (; fdt; fdt = fdt->next) {cout << str.assign(18 - fdt->name.size() / 2, ' ')<< fdt->name << str << endl;}cout << endl;cout << str.assign(15, '#') << " FIlE " << str << endl;file* ft = cur_catalog->sub_file;for (; ft; ft = ft->next) {cout << str.assign(18 - ft->name.size() / 2, ' ')<< ft->name << str << endl;}cout << endl;
}// 判断文件夹是否存在
bool is_folder_exist(string name) {folder* fdt = cur_catalog->sub_folder;for (; fdt; fdt = fdt->next) {if (fdt->name == name) {return true;}}return false;
}// 判断文件是否存在
bool is_file_exist(string name) {file* ft = cur_catalog->sub_file;for (; ft; ft = ft->next) {if (ft->name == name) {return true;}}return false;
}
// 创建目录
int create_folder() {cout << "##请输入文件夹名称##" << endl;string name;cin >> name;if (is_folder_exist(name)) {return -1;}folder* fdt = new folder;fdt->name = name;fdt->par_folder = cur_catalog;fdt->sub_folder = NULL;fdt->sub_file = NULL;fdt->next = NULL;if (cur_catalog->sub_folder == NULL) {cur_catalog->sub_folder = fdt;}else {folder* fd = cur_catalog->sub_folder;for (; fd->next; fd = fd->next);fd->next = fdt;}cout << "##文件夹创建成功!##" << endl << endl;return 0;
}
// 释放空间
int free_mem(file* f) {free_block* fb = fb_arr[f->start_bid];for (; fb; ) {fb->state = 0;fb->remain_mem_size = fb->mem_size;free_block* t = fb;fb = fb->next;t->next = NULL;}return 0;
}
// 递归删除当前目录的所有文件和子目录
void delete_sub_folder(folder* fd) {if (fd == NULL) {return;}file* f = fd->sub_file;for (; f; ) {file* ft = f;f = f->next;free_mem(ft);delete(ft);}folder* fdt = fd->sub_folder;for (; fdt;) {delete_sub_folder(fdt);folder* t = fdt;fdt = fdt->next;delete(t);}delete(fd);
}// 删除目录
int delete_folder() {cout << "##请输入文件夹的名称##" << endl;string name;cin >> name;if (!is_folder_exist(name)) {cout << "##文件夹不存在！##" << endl << endl;return -1;}folder* fdt = cur_catalog->sub_folder;if (cur_catalog->sub_folder->name == name) {cur_catalog->sub_folder = cur_catalog->sub_folder->next;delete_sub_folder(fdt);}else {for (; fdt->next->name != name; fdt = fdt->next);folder* t = fdt->next;fdt->next = fdt->next->next;delete_sub_folder(t);}cout << "##文件夹删除成功!##" << endl << endl;
}// 打开目录
int open_folder() {cout << "##请输入文件夹名称##" << endl;string name;cin >> name;if (!is_folder_exist(name)) {cout << "##文件夹不存在！##" << endl << endl;return -1;}folder* fdt = cur_catalog->sub_folder;for (; fdt->name != name; fdt = fdt->next);cur_catalog = fdt;
}// 分配内存
int allot_mem(file* f) {int start_block_id = 0;int file_size = f->size;free_block* fb = NULL;free_block** fbt = fb_arr;for (; *fbt; fbt++) {if ((*fbt)->state == 0) {if ((*fbt)->mem_size >= f->size) {(*fbt)->state = 1;(*fbt)->remain_mem_size -= f->size;return (*fbt)->block_id;}else {if (file_size == f->size) {start_block_id = (*fbt)->block_id;file_size -= (*fbt)->mem_size;(*fbt)->remain_mem_size = 0;(*fbt)->state = 1;fb = (*fbt);}else {if ((*fbt)->mem_size >= file_size) {(*fbt)->remain_mem_size -= file_size;(*fbt)->state = 1;fb->next = (*fbt);fb = fb->next;return start_block_id;}else {(*fbt)->remain_mem_size = 0;(*fbt)->state = 1;fb->next = (*fbt);fb = fb->next;file_size -= (*fbt)->mem_size;}}}}}return -1;
}// 创建文件
int create_file() {cout << "##请输入文件名称和大小##" << endl;string name;int size;cin >> name >> size;if (is_file_exist(name)) {return -1;}file* ft = new file;ft->name = name;ft->size = size;ft->next = NULL;if ((ft->start_bid = allot_mem(ft)) != -1) {if (cur_catalog->sub_file == NULL) {cur_catalog->sub_file = ft;}else {file* f = cur_catalog->sub_file;for (; f->next; f = f->next);f->next = ft;}}else {cout << "##内存空间不足，创建文件失败！##" << endl << endl;}cout << "##文件创建成功！##" << endl << endl;return 0;
}// 删除文件
int delete_file() {cout << "##请输入文件名称##" << endl;string name;cin >> name;if (!is_file_exist(name)) {cout << "##文件不存在！##" << endl << endl;return -1;}file* f;file* ft = cur_catalog->sub_file;if (cur_catalog->sub_file->name == name) {f = ft;cur_catalog->sub_file = cur_catalog->sub_file->next;}else {for (; ft->next->name != name; ft = ft->next);f = ft->next;ft->next = ft->next->next;}free_mem(f);delete(f);cout << "##文件删除成功！##" << endl << endl;
}// 读取文件
int read_file() {cout << "##请输入文件名称##" << endl;string name;cin >> name;if (is_file_exist(name)) {file* ft = cur_catalog->sub_file;//在当前目录下找到文件 for (; ft; ft = ft->next) {if (ft->name == name) {     //如果名字查到 退出 break;}}free_block* fbt = fb_arr[ft->start_bid]; //空闲的磁盘号产给他//cout << "##";cout<<"当前所在的磁盘号为："; while (fbt){cout << fbt->block_id;//找到当前磁盘号id if (fbt->next) {cout << "-";}fbt = fbt->next;//传到下一个结点 }cout << """""" << endl;}else {cout << "##  文件不存在！ ##" << endl;}return 0;
}// 追加写入
int write_file() {cout << "##请输入文件名称和写入长度##" << endl;string name;int len;cin >> name >> len;if (is_file_exist(name)) {file* ft = cur_catalog->sub_file;  //转到当前目录下 for (; ft; ft = ft->next) {       // 查看是否有这个文件 if (ft->name == name) {break;}}free_block* fbt = fb_arr[ft->start_bid]; //空闲盘块写入 for (; fbt->next; fbt = fbt->next);if (len <= fbt->remain_mem_size) {      //比较剩余空间 fbt->remain_mem_size -= len;        //剩余空间减少 }else {                                 //创建新文件 file* t = new file;t->size = len;t->size -= fbt->remain_mem_size;fbt->remain_mem_size = 0;int sub_bid;if ((sub_bid = allot_mem(t)) != -1){fbt->next = fb_arr[sub_bid];  //}delete(t);}}return 0;
}// 返回上一目录
int return_last_catalog() {if (cur_catalog == home) {cout << "##已是根目录##" << endl << endl;}cur_catalog = cur_catalog->par_folder;return 0;
}int main() {init_mem_system();home = init_file_system();int cmd;while (true){show_catalog();cout << setw(14) << "#1创建文件夹 " << setw(14) << "#2删除文件夹"<< setw(14) << "#3打开文件夹" << setw(12) << "#4创建文件"<< setw(12) << "#5删除文件" << setw(12) << "#6读取文件"<< setw(12) << "#7写入文件" << setw(14) << "#8返回上一层" << setw(16) << "#9查看磁盘空间" << endl;cin >> cmd;switch (cmd){case 1:create_folder();break;case 2:delete_folder();break;case 3:open_folder();break;case 4:create_file();break;case 5:delete_file();break;case 6:read_file();break;case 7:write_file();break;case 8:return_last_catalog();break;case 9:show_mem();break;default:break;}}
}

文件创建部分
先创建文件夹，在文件夹中创建文件，设置好名字和文件大小，创建多个文件在不同的磁盘中，
读部分
读写文件时输入增加的内存大小，读取文件时输出磁盘的编号，删除文件，所在的磁盘内存恢复
测试如下：
创建文件夹命名为001
然后打开文件夹后创建文件1 和2 内存大小为128kb（自己设计大小不易过大）
可以读取文件 1和2 文件1的磁盘号查看磁盘内存磁盘0和磁盘1的内存减少了相应的内存 128kb
写入文件1 内存1024kb 查看磁盘号为0-2-3 用内存代替输入的内容
删除部分
删除文件2 文件夹中文件2消失

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