目录
一、设计目的、意义
二、设计分析
三、方案分析
四、功能模块实现
五、设计体会
六、源代码
一、设计目的、意义
1.通过模拟文件系统的实现，深入理解操作系统中文件系统的理论知识, 加深对教材中的重要算法的理解。同时通过编程实现这些算法,更好地掌握操作系统的原理及实现方法,提高综合运用各专业课知识的能力。
2.意义：本文件系统采用多级目录,其中第一级对应于用户账号,第二级对应于用户账号下的文件，第三级对应文件夹下的文件，以此类推。另外,为了简单本文件系统未考虑文件共享、文件系统安全以及管道文件与设备文件等特殊内容。
二、设计分析
①用户登录
用户分为超级管理员、管理员和普通用户。超级管理员具有创建用户并设置权限的权限；
管理员与超级管理员权限基本相同。
②建立文件
模拟文件系统进行“建立文件”的处理。
③打开文件
约定操作类型与文件属性不符合和正处在“建立”状态的文件不允许打开。
④关闭文件
对某个文件不需要再读或写的时候，用户应关闭该文件。
⑤读文件
文件打开后可顺序读文件中的记录，读长度表示本次操作需读的记录个数。
⑥写文件
执行写文件操作时要区分两种情况，第一种是在执行create后要求写，第二种是执行open后要求写。对第二种情况可认为用户要对一个已建立好的文件进行修改。一个文件可以分多次写，既可按记录顺序写也可随机写一个记录，采用顺序写时可省略记录号。
⑦文件列表
将目前本用户本路径的文件列出，并列出相关的属性。
⑧结束
退出程序，返回原有操作系统。
三、方案分析
3.1：主要的数据结构
通过分析课程设计要求，具体设计出如下数据结构:
//用户类型定义
struct user
{
char name[10];//用户名
int pride;//用户权限，1为管理员，0为普通用户
char pass[10];//用户密码
};
//定义空白区项
struct freeb
{
int number;
struct freeb * next;
};
//定义文件打开项
struct fileb
{
int parent;//所在父节点
char name[15];//文件名
int pride;//读写权限，0只读，1读写
int rex;//读写状态，0为没有，1读2写
struct fileb * next;
};
//定义文件索引项
struct findex
{
char name[15];
int number;
int parent;
char kind;
struct findex * next;
};
//定义目录表项
struct dreitem
{
char name[25];//目录或者文件名称
int parent;//上层目录
int pride;//文件操作权限，0只读，1读写
int empty;//是否是空闲块，0为空闲块，1为非空
};
3.2：流程图
3.2.1主流程图：
四、功能模块实现
4.1 login() 登陆：
用户输入用户名和密码，在user文件中查找是否有此用户，核对密码。正确则登陆成功，当前目录设定到当前用户文件夹下。
4.2 createuser() 新建用户：
先根据提示输入用户名，再判断此用户名是否已存在，若存在则重新输入，若没有，则用户创建成功。函数结束。
4.3 intlist() 初始化空闲区链表以及文件索引链：
本函数在程序用运行后，对空闲区进行初始化。
4.4 newdrec() 新建目录：
输入参数为要建立的类型，f为文件，d为文件夹。并输入权限(0只读,1读写)。在创建目录时，并检测是否有重名的目录，若有则创建失败；没有重名的就在空闲区添加，否则，直接在文件中添加。
4.5 lsfile() 列出当前路径下的文件：
查找当前目录下的各种文件并列举出来。
4.6 back() 目录后退：
检测当前是否处于根目录下，不是则返回到上一目录；若当前处于根目录下，则无法后退。
五、设计体会
第一、操作系统这次课程设计让我学习到了很多计算机方面的知识，在一定程度上对以前的所学知识进一步加深，更让我有了一个系统的了解。操作系统是计算机的软件的系统的基础，具有一定平台性。掌握好这门课程对我们以后学习计算机知识有一个很大的帮助。
第二、本次课程设计让我明白了编写程序一定要动手去写代码，进行实际操作方可进取得一定性的进步。第二种方法：https://www.cnblogs.com/byczyz/p/12873304.html
六、附录
源代码：
#include <bits/stdc++.h>
#define getb(type) (type*)malloc(sizeof(type))
using namespace std;
int usernowpride;//全局变量，当前用户类型
char usernowname[10];//全局变量，当前用户名
int nowlevel=-1; //全局变量，当前目录层次
char usernowpath[200] = "\\\0";
struct user //用户类型定义
{
char name[10];//用户名
char pass[10];//用户密码
int pride;//用户权限，1为管理员，0为普通用户
};
struct freeb //定义空白区项
{
int number;
struct freeb * next;
};
struct freeb *fblk=NULL;//全局变量，系统空闲区链
struct fileb //定义文件打开项
{
int parent;//所在父节点
char name[15];//文件名
int pride;//读写权限，0只读，1读写
int rex;//读写状态，0为没有，1读2写
struct fileb * next;
};
struct fileb *flink=NULL;//全局变量，系统打开文件链
struct findex //定义文件索引项
{
char name[15];
int number;
int parent;
struct findex * next;
};
struct findex *fidx=NULL;//全局变量，文件索引链
struct dreitem //定义目录表项
{
char name[25];//目录或者文件名称
int parent;//上层目录
int pride;//文件操作权限，0只读，1读写
int empty;//是否是空闲块，0为空闲块，1为非空
};
bool login();//用户登录模块
void intlist();//初始化空闲区链表以及文件索引链
bool createuser();//新建用户
void logout();//用户注销模块
void lsfile();//列出用户的文件
void newdrec();//新建目录
void disfilelist();//显示当前打开文件列表
void openfile();//打开文件
void closefile();//关闭文件
void rwfile(int ch);//读写文件，该文件必须先打开后才可以进行读写操作
bool back();//目录后退
void delete1();//删除文件
int main()
{
int choince;
while(1)
{
system("cls");
while(1)
if(login())//判断用户是否登录
break;
//默认的管理账号密码是root 123456.用户账号可以进行相应的操作
if(strcmp(usernowname,"root")==0)
{
system("cls");
printf("root管理员\n");
printf("*****************\n");
printf("1.新建用户 2.注销\n");
printf("*****************\n");
bool lout=false;
while(1)
{
fflush(stdin);
scanf("%d",&choince);
switch(choince)
{
case 1:createuser();break;
case 2:char out;printf("真的要注销吗?(y OR n):");
fflush(stdin);scanf("%c",&out);
if(out=='y'||out=='Y')
{
lout=true;
logout();
}
break;
default:
printf("Error:错误命令\n");
break;
}
if(lout)
break;
}
}
else{
intlist();
system("cls");
cout<<"当前用户：\n"<<usernowname;
cout<<"****************\n";
printf("1.文件列表\n2.新建文件\n3.打开文件\n4.关闭文件\n");
printf("5.读文件\n6.写文件\n7.回退上层\n8.删除文件\n9.注销\n");
printf("***************\n");
bool lout=false;
while(1)
{
fflush(stdin);
scanf("%d",&choince);
switch(choince)
{
case 1:lsfile();break;
case 2:newdrec();intlist();break;
case 3:openfile();disfilelist();break;
case 4:closefile();disfilelist();break;
case 5:rwfile(1);break;
case 6:rwfile(2);break;
case 7:back();break;
case 8:delete1();break;
case 9:char out;printf("真的要注销吗?(y OR n):");
fflush(stdin);
scanf("%c",&out);
if(out=='y'||out=='Y')
{
lout=true;
logout();
}
break;
default:
printf("Error:错误命令\n");
break;
}
if(lout)
break;
}
}
}
printf("完成\n");
return 0;
}
//目录后退
bool back()
{
if(nowlevel==-1)
{
cout<<"Error:当前已为用户根目录,无法再回退\n";
return false;
}
char name[15];
int i;
i=nowlevel;
struct dreitem drecnow;
FILE *fp;
fp=fopen(usernowname,"rb");
fseek(fp,i*sizeof(struct dreitem),0);
fread(&drecnow,sizeof(struct dreitem),1,fp);
fclose(fp);
strcpy(name,drecnow.name);
nowlevel=drecnow.parent;
char cc; //检测'\0'位置
int ccidx=0; //记录最好一个'\'位置
int j=0;
cc=usernowpath[j];
while(cc!='\0')
{
j++;
cc=usernowpath[j];
if(cc=='\\')
{
ccidx=j;
}
}
if(ccidx!=0)
{
usernowpath[ccidx]='\0';
}
return true;
}
//读写文件，该文件必须先打开后才可以进行读写操作
void rwfile(int ch)
{
char name[15];
cout<<"要操作的文件名:";
cin>>name;
if(flink==NULL||flink->next==NULL)
{
cout<<"Error:该文件尚未打开\n";
return;
}
fileb *fb=flink;
while(fb!=NULL&&fb->next!=NULL)
{
fb=fb->next;
if((strcmp(fb->name,name)==0)&&(fb->parent==nowlevel))
{
//char ch;
if(fb->rex!=ch&&fb->rex!=0)
{
if(ch==2)
{
if(fb->pride!=1)
{
cout<<"Error:该文件只读，没有写权限\n";
return;
}
else
cout<<"当前文件正在读进程，是否终止读进程进行写?(y OR n):";
}
else
cout<<"当前文件正在写进程，是否终止写进程进行读?(y OR n):";
fflush(stdin);
cin>>ch;
if(ch=='y'||ch=='Y')
{
if(ch==2)
{
fb->rex=1;
cout<<"文件正在读...\n";
}
else
{
fb->rex=2;
cout<<"文件正在写...\n";
}
}
}
else
{
if(ch==2&&fb->pride!=1)
{
cout<<"Error:该文件只读，没有写权限\n";
return;
}
fb->rex=ch;
if(ch==1)
cout<<"文件正在读...\n";
else
cout<<"文件正在写...\n";
}
return;
}
}
}
//关闭文件
void closefile()
{
char name[15];
cout<<"输入要关闭的文件:";
cin>>name;
if(flink==NULL||flink->next==NULL)
{
cout<<"Error:该文件没有打开\n";
return;
}
fileb *fb=flink;
fileb *ffb=NULL;
while(fb!=NULL&&fb->next!=NULL)
{
ffb=fb;
fb=fb->next;
if((strcmp(fb->name,name)==0)&&(fb->parent==nowlevel))
{
ffb->next=fb->next;
free(fb);
cout<<"文件已经关闭\n";
return;
}
}
cout<<"Error:当前路径下找不到你要关闭的文件，请确定文件名已经路径是否正确\n";
}
//打开文件
void openfile()
{
long ep;
int i=0;
FILE *fp;
struct dreitem drenow;
char name[15];
cout<<"输入要打开的文件名:";
cin>>name;
struct fileb *fb=flink;
while(fb!=NULL&&fb->next!=NULL)
{
fb=fb->next;
if((strcmp(fb->name,name)==0)&&(fb->parent==nowlevel))
{
cout<<"Error:该文件已经打开\n";
return;
}
}
fp=fopen(usernowname,"rb"); //可用索引节点
fseek(fp,0,2);
ep=ftell(fp);
fseek(fp,0,0);
while(ep!=ftell(fp))
{
fread(&drenow,sizeof(struct dreitem),1,fp);
if((strcmp(drenow.name,name)==0)&&(drenow.parent==nowlevel))
{
//添加到打开链表
fileb *pb=getb(struct fileb);
strcpy(pb->name,name);
pb->parent=nowlevel;
pb->next=NULL;
pb->rex=0;
pb->pride=drenow.pride;
if(flink==NULL)
{
flink=getb(struct fileb);
flink->next=pb;
}
else
{
pb->next=flink->next;
flink->next=pb;
}
cout<<"文件已经打开\n";
fclose(fp);
//这里是否要更新显示已打开链表
return;
}
i++;
}
cout<<"Error:当前目录下无此文件，请核对\n";
fclose(fp);
}
//执行删除文件的操作
void delete1(){
char name[15];
cout<<"输入要删除的文件名:";
cin>>name;
long ep;
FILE *fp;
struct dreitem drenow;
fp=fopen(usernowname,"rb");
fseek(fp,0,2);
ep=ftell(fp);
fseek(fp,0,0);
cout<<"文件名\t文件权限\t上层目录\n";
while(ep!=ftell(fp))
{
fread(&drenow,sizeof(struct dreitem),1,fp);
if(strcmp(drenow.name,name)==0) continue;
if(drenow.parent==nowlevel&&drenow.empty!=0)
{
cout<<drenow.name<<"\t";
cout<<drenow.pride<<"\t";
cout<<drenow.parent<<"\n";
}
}
fclose(fp);
}
//显示当前打开文件列表
void disfilelist()
{
if(flink==NULL||flink->next==NULL)
{
cout<<"当前打开文件队列空\n";
return;
}
else
{
cout<<"当前打开文件队列如下:(文件名|父节点|读写权限|读写状态)\n";
fileb *fb=flink;
while(fb!=NULL&&fb->next!=NULL)
{
fb=fb->next;
printf("%s|%d|%d|%d->",fb->name,fb->parent,fb->pride,fb->rex);
}
cout<<"**\n";
}
}
void newdrec()//新建目录
{
struct dreitem dnow;
char name[15];
char pride;//权限，0只读，1读写
int i;//记录空闲区区号
bool cancrd = true;//用于判断是否有重名文件
cout<<"请输入名字:";
fflush(stdin);
scanf("%s",&name);
//判断是否已经存在相同名字的文件或者目录
struct findex *fi=fidx;
cout<<"请输入权限(0只读,1读写):";
cin>>pride; strcpy(dnow.name,name);
dnow.empty=0;
dnow.parent=nowlevel;
if(pride=='0')
dnow.pride=0;
else
dnow.pride=1;
dnow.empty=1;
FILE *fp;
if(!(fp=fopen(usernowname,"rb+")))
{
cout<<"错误";
return ;
}
else
{
if(fblk==NULL||fblk->next==NULL) //空闲区没有就直接在文件添加
{
fseek(fp,0,2);
fwrite(&dnow,sizeof(struct dreitem),1,fp);
cout<<"创建成功\n";
fclose(fp);
return;
}
else
{
struct freeb *p=fblk->next;//拿第一个空闲区来存放文件
if(p!=NULL)
{
//fblk=p->next;
i = p->number;
fblk->next=p->next;
}
free(p);
fseek(fp,i*sizeof(struct dreitem),0);
fwrite(&dnow,sizeof(struct dreitem),1,fp);
cout<<"创建成功\n";
fclose(fp);
return;
}
}
}
//列表当前路径下的文件
void lsfile()
{
long ep;
FILE *fp;
struct dreitem drenow;
fp=fopen(usernowname,"rb");
fseek(fp,0,2);
ep=ftell(fp);
fseek(fp,0,0);
//打开每个用户的存储信息，然后获取文件信息。
cout<<"文件名\t文件权限\t上层目录\n";
while(ep!=ftell(fp))
{
fread(&drenow,sizeof(struct dreitem),1,fp);
if(drenow.parent==nowlevel&&drenow.empty!=0)
{
cout<<drenow.name<<"\t";
cout<<drenow.pride<<"\t";
cout<<drenow.parent<<"\n";
}
}
cout<<"文件列表结束\n";
fclose(fp);
}
//注销
void logout()
{
strcpy(usernowname," ");
nowlevel=-1;
fblk=NULL;
fidx=NULL;
strcpy(usernowpath,"\\");
flink=NULL;
}
//新建用户
bool createuser()
{
struct user newuser;
char name[10];
char pass[10];
int pride;
if(usernowpride!=1)
{
cout<<"当前用户没有新建用户的权限\n";
return false;
}
FILE *fp;
if((fp = fopen("user","ab+"))==NULL)
{
cout<<"用户表打开失败\n";
return false;
}
else
{
cout<<"请输入用户名:";
cin>>name;
if(strcmp(name,"root")==0)
{
printf("Error:此为超级管理员\n");
return false;
}
rewind(fp);
while(!feof(fp))
{
fread(&newuser,sizeof(struct user),1,fp);
if(strcmp(newuser.name,name)==0)
{
cout<<"该用户名已经存在\n";
fclose(fp);
return false;
}
}
cout<<"请输入用户密码:";
cin>>pass;
cout<<"请输入用户权限(0普通用户，1管理员):";
cin>>pride;
strcpy(newuser.name,name);
strcpy(newuser.pass,pass);
newuser.pride=pride;
//为新建用户建立用户目录文件
if(!fopen(newuser.name,"ab+"))
{
cout<<"用户创建失败\n";
//如创建失败则把已经建立的用户目录删除
char cmd[20] = "DEL ";
strcat(cmd,newuser.name);
system(cmd);
fclose(fp);
return false;
}
if(!fwrite(&newuser,sizeof(struct user),1,fp))
{
cout<<"创建失败\n";
fclose(fp);
return false;
}
else
{
cout<<"用户创建成功\n";
fclose(fp);
return true;
}
}
}
//初始化空闲区链表以及文件索引链
void intlist()
{
//清空各链表
fidx=NULL;
fblk=NULL;
int i=0;
struct dreitem dnow;//文件目录的表项
FILE *fp;//文件指针操作
if(!(fp=fopen(usernowname,"rb")))//打开当前用户的文件(每个用户可能设置的文件是不一样的)
{
cout<<"Error:打开用户目录失败\n";
return ;
}
else
{
int enp;
int sp;
fseek(fp,0,2);//文件指针偏离操作
enp=ftell(fp);//获取指针的位置
fseek(fp,0,0);
sp=ftell(fp);
if(sp==enp) return;//如果相等表示还没有登录需要进行登录操作
while(!feof(fp))//feof()结束返回非0
{
fread(&dnow,sizeof(struct dreitem),1,fp);//开始读取
if(dnow.empty==0)
{
//把空闲区连到空闲链表中
struct freeb *fb =getb(struct freeb);
fb->number=i;
fb->next=NULL;
struct freeb *p=fblk;
if(p==NULL)
{
fblk=getb(struct freeb);
fblk->next=fb;
}
else
{
while(p->next!=NULL)
{
p=p->next;
}
p->next=fb;
}
//完成初始化的任务
}
else
{
//建立索引表
struct findex *fi =(struct findex*)malloc(sizeof(struct findex));
strcpy(fi->name,dnow.name);
fi->number=i;
fi->parent=dnow.parent;
fi->next=NULL;
struct findex *pi=fidx;
if(pi==NULL)
{
fidx=getb(struct findex);
fidx->next=fi;
}
else
{
while(pi->next!=NULL)
{
pi=pi->next;
}
pi->next=fi;
}
}
i++;
}
fclose(fp);
return ;
}
}
bool login()//用户登陆
{
char name[10];
char pass[10];
cout<<"\n用户名:";
cin>>name;
cout<<"\n密 码:";
cin>>pass;
if((strcmp("root",name)==0)&&(strcmp("123456",pass)==0))//管理员
{
usernowpride = 1;
strcpy(usernowname,"root");
return true;
}
FILE *fp=NULL;
struct user actuser;
if(!(fp=fopen("user","ab+"))) //ab+ 以二进制方式打开，并在原内容后追加
{
cout<<"Error:用户表错误\n";
return false;
}
rewind(fp); //将文件指针重新指向文件的开头
while(!feof(fp)) //判断指针是否已经到达文件的尾部
{
fread(&actuser,sizeof(struct user),1,fp); //把user里的数据读入到actuser中
if((strcmp(actuser.name,name)==0)&&(strcmp(actuser.pass,pass)==0))
{
usernowpride = actuser.pride;//记录当前用户的权限
strcpy(usernowname,actuser.name);//记录当前用户的主路径
nowlevel=-1;//记录当前目录层次
fclose(fp);
//设置路径
if(strcmp(usernowpath,"\\")!=0) //不是根目录就添加斜杠
strcat(usernowpath,"\\");
strcat(usernowpath,usernowname);
return true;
}
}
cout<<"Error:用户名或密码无效，请核对后再输入\n";
fclose(fp);
return false;
}
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