📄 多用户多级目录文件系统.cpp
字号:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <conio.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
const unsigned FILE_SYS_SIZE = 1024 * 1024; //模拟文件系统的容量设为1M
const unsigned BITMAP_LEN = 64; //位示图的长度 512/8
const unsigned BLOCK_SIZE = 512; //一个文件块的大小
const unsigned BLOCK_COUNT = 512; //文件系统中文件块的数量
const unsigned NAME_LEN = 11; //最长文件名的长度
const unsigned PASSWORD_LEN = 11; //用户密码的最大长度
const unsigned LOGIN_COUNT = 5; //用户登录尝试次数
const unsigned COMMAND_LEN = 200; //命令行最大长度
const unsigned PRO_SET_COMM_COU = 10; //预设命令数
const char *PRO_SET_COMM[] = {"create", "open", "read", "write", "close", "delete", "mkdir", "cd", "dir", "logout"};
//文件元素可供操作性权限
typedef enum
{
pub, //任何人可做任何操作
protect, //非创建者或ADMIN，只可以察看
pri //非创建者或ADMIN，不可以做任何操作
} FileAccess;
//文件元素类型
typedef enum
{
file, //文件
dir //文件夹
} FileType;
//用户类型
typedef enum
{
admin, //管理者，拥用所有权限
comm //一般用户
} UserType;
//文件状态
typedef enum
{
closed,
opened,
reading,
writing
} FileStatus;
//一个文件索引结构
typedef struct
{
unsigned Index; //文件元素索引编号
char FileName[NAME_LEN]; //文件元素名
char ParentName[NAME_LEN]; //父节点名
unsigned FileBlockId; //文件元素所在物理块编号
unsigned FileLevel; //文件元素所在层次，层＋文件元素名为一个文件元素的逻辑位置
unsigned effect; //是否有效，0-无效，1-有效
} FileIndexElement;
//文件索引结构或目录表项
typedef struct
{
FileIndexElement *FIStart; //文件系统中的文件索引起始位置
unsigned FILen; //文件索引的最大长度
unsigned FICount; //文件索引数量
} FileIndex;
//文件块的结构
typedef struct fb
{
unsigned FileBlockId; //文件块编号
unsigned BLOCK_SIZE; //文件块的容量
char *FileBlockAddr; //文件块地址
struct fb *next; //下一个文件块的地址
} FileBlock;
//文件系统的位示图结构
typedef struct
{
unsigned BITMAP_LEN; //文件位示图长度
char *BMStart; //位示图的起始指针
} BitMap;
//文件系统结构
typedef struct
{
char *FSStart; //文件系统的起始地址
unsigned SuperBlockSize; //文件系统的容量
BitMap bm; //文件系统中的位示图
unsigned BLOCK_COUNT; //文件系统中文件块的数量
FileBlock *head; //文件系统中文件块首地址
FileIndex FI; //文件系统中的文件索引
} SuperBlock;
typedef struct
{
char *UserName; //用户名称
UserType ut; //用户类型
} User;
//文件系统中的元素结构，包括文件和文件夹
typedef struct fse
{
struct fse *parent; //指向自己的父亲节点
unsigned FileLevel; //文件元素所在层次，层＋文件元素名为一个文件元素的逻辑位置
char FileName[NAME_LEN]; //文件元素名
unsigned FileBlockId; //文件元素所在物理块编号
unsigned FileElemLen; //文件元素的长度
FileType Type; //文件元素类型
FileAccess Access; //文件元素可供操作的权限
User Creator; //文件创建者
char CreateTime[18]; //创建时间，日期格式：MM/DD/YY HH:MI:SS
char LastModTime[18]; //最后一次修改时间
char *FileData; //一个文件的数据开始地址，文件夹时该值为NULL
FileStatus fileStu; //如果是一个文件表示文件当前的状态
} FSElement;
//系统当前状态
typedef struct
{
User CurrentUser; //当前用户
unsigned FileLevel; //用户所在文件系统层
FSElement *CurrParent; //当前层的父节点
char *CurrentPath; //当前路径
} CurrentStatus;
SuperBlock FS; //一个全局文件系统的变量
CurrentStatus CS; //当前系统状态
FSElement *base; //文件元素的根
bool InitFileSys();
/*
* 函数介绍：寻找第一个空白的文件块ID
* 输入参数：无
* 输出参数：无
* 返 回 值：返回第一个空白块的ID
*/
unsigned FindBlankFileBlockId()
{
unsigned char c;
for (unsigned i = 0; i < FS.bm.BITMAP_LEN / 8; i++)
{
c = FS.bm.BMStart[i] | 0x7F;
if (c == 0x7F)
{
return i * 8; //一个字节左边第一位为0，表示该区域未使用
}
c = FS.bm.BMStart[i] | 0xBF;
if (c == 0xBF)
{
return i * 8 + 1;
}
c = FS.bm.BMStart[i] | 0xDF;
if (c == 0xDF)
{
return i * 8 + 2;
}
c = FS.bm.BMStart[i] | 0xEF;
if (c == 0xEF)
{
return i * 8 + 3;
}
c = FS.bm.BMStart[i] | 0xF7;
if (c == 0xF7)
{
return i * 8 + 4;
}
c = FS.bm.BMStart[i] | 0xFB;
if (c == 0xFB)
{
return i * 8 + 5;
}
c = FS.bm.BMStart[i] | 0xFD;
if (c == 0xFD)
{
return i * 8 + 6;
}
c = FS.bm.BMStart[i] | 0xFE;
if (c == 0xFE)
{
return i * 8 + 7;
}
}
return BLOCK_COUNT + 1;
}
/*
* 函数介绍：寻找第一个文件块地址
* 输入参数：fileblockid 文件块ID
* 输出参数：无
* 返 回 值：返回文件块的地址
*/
char * FindBlankFileBlock(unsigned fileblockid)
{
FileBlock *fblock = FS.head;
while (fblock->next != NULL)
{
if (fblock->FileBlockId == fileblockid)
{
return fblock->FileBlockAddr;
}
else
{
fblock = fblock->next;
}
}
return NULL;
}
/*
* 函数介绍：得到当前时间的字符串
* 输入参数：时间字符串的指针
* 输出参数：无
* 返 回 值：void
*/
void GetCurrentTime(char *currtime)
{
char dbuffer [9];
char tbuffer [9];
_strdate(dbuffer);
_strtime(tbuffer);
strcpy(currtime, dbuffer);
strcat(currtime, " ");
strcat(currtime, tbuffer);
}
/*
* 函数介绍：更新文件索引
* 输入参数：fileblockid 文件块ID
* 输出参数：无
* 返 回 值：无
*/
void AddFileIndex(unsigned fileblockid, unsigned filelevel, char *filename, char *parentname)
{
FS.FI.FIStart[FS.FI.FICount].FileBlockId = fileblockid;
FS.FI.FIStart[FS.FI.FICount].FileLevel = filelevel;
strcpy(FS.FI.FIStart[FS.FI.FICount].FileName, filename);
if (parentname == NULL)
{
memset(FS.FI.FIStart[FS.FI.FICount].ParentName, '\0', NAME_LEN);
}
else
{
strcpy(FS.FI.FIStart[FS.FI.FICount].ParentName, parentname);
}
FS.FI.FIStart[FS.FI.FICount].Index = FS.FI.FICount;
FS.FI.FIStart[FS.FI.FICount].effect = 1;
FS.FI.FICount ++;
}
/*
* 函数介绍：更新位示图
* 输入参数：fileblockid 文件块ID
* 输出参数：无
* 返 回 值：无
*/
void UpdateBitMap(unsigned fileblockid)
{
//计复所在位示图的位置
int dirInBitmap = ((int)(fileblockid / 8));
int dirInChar = fileblockid % 8;
char *c = &(FS.bm.BMStart[dirInBitmap]);
char xor;
switch (dirInChar)
{
case 0:
xor = 0x80;
break;
case 1:
xor = 0x40;
break;
case 2:
xor = 0x20;
break;
case 3:
xor = 0x10;
break;
case 4:
xor = 0x08;
break;
case 5:
xor = 0x04;
break;
case 6:
xor = 0x02;
break;
case 7:
xor = 0x01;
break;
}
*c = *c ^ xor;
}
/*
* 函数介绍：创建一个文件元素
* 输入参数：acc 文件元素可操作权限，filename 文件元素名称，type 文件元素类型，filecontent 文件内容
* 输出参数：无
* 返 回 值：返回一个文件元素的指针
*/
FSElement * CreateFileElement(FileAccess acc, char *filename, FileType type, char *filecontent, FSElement *parent)
{
//查找第一个空白文件块ID
unsigned blankFileBlockId = FindBlankFileBlockId();
if (blankFileBlockId >= BLOCK_COUNT)
{
printf("未找到一个文件块的id\n");
return NULL;
}
//查找第一个空白块的地址
char *blank = FindBlankFileBlock(blankFileBlockId);
if (blank == NULL)
{
printf("未找到一个文件块的地址\n");
return NULL;
}
FSElement *fs = (FSElement *)blank;
fs->Access = acc;
fs->Creator = CS.CurrentUser;
GetCurrentTime(fs->CreateTime);
fs->FileBlockId = blankFileBlockId;
fs->FileLevel = CS.FileLevel;
strcpy(fs->FileName, filename);
strcpy(fs->LastModTime, fs->CreateTime);
fs->Type = type;
fs->parent = parent;
if (type == dir)
{
fs->FileElemLen = sizeof(FSElement);
fs->FileData = NULL;
}
else
{
fs->FileElemLen = (unsigned)strlen(filename);
fs->fileStu = closed;
fs->FileData = (char *)fs + sizeof(FSElement);
if (filecontent == NULL)
{
}
else
{
strcpy(fs->FileData, filecontent);
}
}
//更新索引
if (parent == NULL)
{
AddFileIndex(blankFileBlockId, CS.FileLevel, filename, NULL);
}
else
{
AddFileIndex(blankFileBlockId, CS.FileLevel, filename, parent->FileName);
}
//更新BITMAP
UpdateBitMap(blankFileBlockId);
return fs;
}
/*
* 函数介绍：创建文件块链表
* 输入参数：datahead 第一块数据的地址，blockcap 一个文件块的大小，len 链表的长度
* 输出参数：无
* 返 回 值：返回链表的头指针
*/
FileBlock * CreateFileBlockList(char *datahead, unsigned blockcap, unsigned len)
{
if (datahead == NULL || len == 0)
{
return NULL;
}
FileBlock *head;
FileBlock *pnew;
FileBlock *pold;
head = pold = pnew = (FileBlock *)malloc(sizeof(FileBlock));
for ( unsigned i = 0; i < len; i++)
{
pold->FileBlockId = i;
pold->BLOCK_SIZE = BLOCK_SIZE;
pold->FileBlockAddr = datahead + i * blockcap;
memset(pold->FileBlockAddr, '\0', blockcap);
if (i != len - 1)
{
pnew = (FileBlock *)malloc(sizeof(FileBlock));
}
else
{
pnew = NULL;
}
pold->next = pnew;
pold = pnew;
}
return head;
}
/*
* 函数介绍：初始化模拟文件系统
* 输入参数：无
* 输出参数：无
* 返 回 值：true-初始化成功，false-初始化失败
*/
bool InitFileSys()
{
//初始化模拟的文件系统
if ((FS.FSStart = (char *)malloc(FILE_SYS_SIZE)) == NULL)
{
return false;
}
FS.SuperBlockSize = FILE_SYS_SIZE;
FS.bm.BITMAP_LEN = BITMAP_LEN;
FS.bm.BMStart = FS.FSStart;
//设置位示图为未使用
memset(FS.bm.BMStart, '\0', FS.bm.BITMAP_LEN);
//初始化文件系统索引
FS.FI.FIStart = (FileIndexElement *)(FS.FSStart + BITMAP_LEN);
//因为是模拟系统，暂定一个文件或文件夹最多占用一个文件块，一个文件块只放一个文件元素
FS.FI.FILen = sizeof(FileIndexElement) * BLOCK_COUNT + sizeof(unsigned) * 2;
FS.FI.FICount = 0;
memset(FS.FI.FIStart, '\0', FS.FI.FILen);
//初始化文件块
FS.BLOCK_COUNT = BLOCK_COUNT;
FS.head = CreateFileBlockList((FS.FSStart + FILE_SYS_SIZE - BLOCK_SIZE * BLOCK_COUNT),
BLOCK_SIZE, FS.BLOCK_COUNT);//区域的后BLOCK_SIZE * BLOCK_COUNT个单元用来存储数据
if (FS.head == NULL)
{
return false;
}
//初始化系统当前状态
CS.CurrentUser.UserName = (char *)calloc(10,sizeof(char));
strcpy(CS.CurrentUser.UserName, "man");
CS.CurrentUser.ut = admin;
CS.CurrParent = NULL;
CS.FileLevel = 0;
CS.CurrentPath = (char *)calloc(1000, sizeof(char));
//创建一个根目录
base = CreateFileElement(pub, "root", dir, NULL, NULL);
if (base == NULL)
{
return false;
}
else
{
return true;
}
}
/*
* 函数介绍：系统登录模块
* 输入参数：无
* 输出参数：无
* 返 回 值：true 登录成功，false 登录失败
*/
bool Login()
{
char username[10];
char password[PASSWORD_LEN];
int c;
for (c = 0; c < LOGIN_COUNT; c++)
{
int i = 0;
memset(password, '\0', PASSWORD_LEN);
memset(username, '\0', 10);
printf("login:");
gets(username);
printf("password:");
while (i < PASSWORD_LEN && (password[i++] = getch()) != 0x0d) {};
password[strlen(password) - 1] = '\0';
if ((strcmp(username, "user1") == 0 && strcmp(password, "user1") == 0) ||
(strcmp(username, "user2") == 0 && strcmp(password, "user2") == 0) ||
(strcmp(username, "user3") == 0 && strcmp(password, "user3") == 0) ||
(strcmp(username, "user4") == 0 && strcmp(password, "user4") == 0) ||
(strcmp(username, "user5") == 0 && strcmp(password, "user5") == 0) ||
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