(完整word版)多用户多目录文件系统(实验报告、完整源代码版)-锟

1、广东工业大学课程设计任务书 (源代码在附录) 一、 课程设计的内容 本课程设计要求设计一个模拟的多用户多级目录的文件系统。 通过具体的文 件存储空间的管理、文件的物理结构、 目录结构和文件操作的实现，加深对文件 系统内部功能和实现过程的理解。 二、 课程设计的要求与数据 1 在内存中开辟一个虚拟磁盘空间作为文件存储器，在其上实现一个多用户多 目录的文件系统。 2.文件物理结构可采用显式链接或其他方法。 3磁盘空闲空间的管理可选择位示图或其他方法。如果采用位示图来管理文件 存储空间，并采用显式链接分配方式，则可以将位示图合并到 FAT 中。 4 .文件目录结构采用多用户多级目录结构， 每个目录项

2、包含文件名、物理地址、 长度等信息，还可以通过目录项实现对文件的读和写的保护。目录组织方式 可以不使用索引结点的方式，但使用索引结点，则难度系数为 1.2。 5. 设计一个较实用的用户界面，方便用户使用。要求提供以下相关文件操作： (1) 具有 login (用户登录) (2) 系统初始化(建文件卷、提供登录模块) (3) 文件的创建：create (4) 文件的打开：ope n (5) 文件的读：read (6) 文件的写：write (7) 文件关闭：close (8) 删除文件：delete (9) 创建目录(建立子目录)： mkdir (10) 改变当前目录：cd (11) 列出文件目

3、录：dir (12) 退出:logout 6. 系统必须可实际演示，选用程序设计语言： C+ +、C 等。题目名称 学生学院 专业班级 姓 名 学 号 多用户多级目录文件系统的实现 计算机学院 2008 级软件工程 2 班 6900 1 目录 一、设计思想说明 2 1.1设计环境 . 2 1.2设计思想 . 2 1.3存储空间管理 . 2 1.4目录结构 . 2 二、 . 数据结构 3 2.1虚拟磁盘 . 3 2.2用户的数据文件 . 3 2.3目录文件 . 3 2.4管理目录文件的类 . 3 2.5管理用户的类 . 4 三、功能实现 4 3.1登陆系统 . 4 3.2系统初始化 . 4 3.

4、3文件的创建 . 5 3.4文件的打开 . 5 3.5文件删除 . 5 3.6文件的读 . 5 3.7创建目录 . 5 3.8查看当前目录 . 5 3.9删除目录 . 5 3.10返回上一级目录 . 5 3.11退出 . 5 四、操作思想 5 五、 . 界面演示 6 5.1登陆界面 . 6 5.2管理员登陆成功后的界面 . 6 5.3用户登陆成功后的界面 . 6 六、系统具体运行演示 7 2 6.1文件的创建与查看（读文件） . 7 6.2目录的创建与查看 . 7 6.3文件系统空间的查看 . 7 七、实验体会 8 八、收集的资料及主要参考文献 83 、设计思想说明 1.1 设计环境 a） 程

5、序设计语言：C+语言 b） 计算机及操作系统：PC 机，WindowsXP c） 开发平台：Microsoft Visual C+ 6.0 企业版 d） 运行平台：PC 机, WindowsXP 1.2 设计思想 文件系统是操作系统中负责管理和存取文件信息的机构， 它具有“按名存取” 的功能。文件系统主要实现对具体的文件存取空间的管理、文件的物理结构、 目 录结构管理和文件操作。 本实验中的文件系统是多用户多级目录的文件系统。 实验中定义用户的上限 为 5 个，目录结构采用多级目录结构。 1.3 存储空间管理 系统中的数据文件，需要为之分配磁盘空间。采用模拟方法，虚拟磁盘为一 个10000 大

6、小的一维数组：disk_block10000 ,0 表示空闲，1 表示已分配出去。 使用混合索引分配方式来为存储文件分配所在外存的块号： 当文件大小较小 时，采用直接地址，索引结点的每项存放文件数据的盘块的盘块号； 当文件大小 较大时，采用一次间接地址，即一级索引；当文件非常大时，采用多次间接地址， 即二级索引。 1.4 目录结构 目录结构的组织，关系到文件系统的存取速度、安全性、共享性。为了提高 目录的检索速度和文件系统的性能， 采用了多目录结构来组织目录，即树形目录 结构，主目录称为根目录，数据文件为树叶，其他的目录为树的结点。如下图所 示。 D C 12 18 A B C * 1 F E

7、 D G A 1 1 2i J t 1 电 4 14 4 、数据结构 2.3 目录文件，即树结构中树的结点typedef struct DIR DIR* above; char n ame10; / int len gth; / DIR *n ext; UFD *File_head; DIR *Dir_head; DIR; /存储目录信息 /上一结点 目录名 目录的大小 /下一结点 /此目录下的文件指针 /此目录下目录链表指针 2.4 管理目录文件的类，每个用户都是其的对象 class Cuse /定义管理用户目录的类 DIR *now; /当前目录 UFD *Fhead; /文件的头结点 2

8、.1 虚拟磁盘，初始化时所有盘块置 for(i=0;i10000;i+) disk_blocki=0; disk_empty=10000; 2.2 用户的数据文件，即树叶 typedef struct UFD char n ame10; int attribute; int len gth; int a10; int *p1; int (*p2)100; struct UFD *n ext; UFD; 0 /初始化所有磁盘块为空闲 /存储文件信息 /文件名 /属性 /长度 /为文件本身分配 10 个空间 / 一级索引，100 个空间 /二级索引，100*100 个空间 /文件链的下一结点 5

9、DIR *Dhead; /根目录的目录链头结点6 char code10; char n ame10; int len gth; int status; public: /代码省略 / 2.5 管理用户的类，管理员是其的对象class Cdisk public: Cuse user5; char code10; int dis_disk(); /用户类 /用户个数最多为 5 /管理员密码 显示磁盘的使用情况int first_dele_user(); 删除用户的准备工作 int dele_user(i nt); 具体实现删除用户 intn ew_user();/ 查看当前用户与外存空间使用情况

10、，后创建新用户 int set_code(); / 设置新密码 int login(char); / 登陆 Cdisk(); /构造函数 ; 三、功能实现 3.1 登陆系统 系统中设置了管理员和用户两种登陆模式。 管理员的用户名为“管理员”， 默认密码为 123,可以后期修改密码。用户初始化时不存在，在登陆时系统发现 不存在任何用户则自动要求用户先注册一用户，并在注册成功后为用户登陆。 3.2 系统初始化(建文件卷、提供登录模块) for(i=0;i10000;i+) /初始化所有磁盘块为空闲 disk_blocki=0; disk_empty=10000;/密码 /用户名 /用户空间大小 /

11、是否获得空间 virtualCdisk(); /虚函数，析构 7 int Cdisk:log in( char b) 3.3 文件的创建：int Cuse:new_file() /建立新文件 3.4 文件的打开：openint Cuse:open_file() / 打开文件 3.5 文件删除：int Cuse:first_dele_file() int Cuse:dele_file(UFD *f) / 3.6 文件的读：int Cuse:dis_file() 查看文件 3.7 创建目录(建立子目录)：int Cuse:new_dir() /建立新目录 3.8 查看当前目录：int Cuse:d

12、is_dir(DIR *d) int Cuse:dis_now() / 显示当前目录 DIR *Cuse:get_ no w() / 3.9 删除目录：int Cuse:first_dele_dir() int Cuse:dele_dir(DIR *p) 3.10 返回上一级目录：int Cuse:goback() 3.11 退出：在主菜单中用 flag 标记实现 四、操作思想 各个用户的名字不能相同。在每个用户注册(创建)后，将自动获得一个根 目录(root )，在此目录中，可以创建多个目录(同一父目录下，不能同名)和 多个数据文件。 在 root 目录里，进入一个新建的子目录，则又可以在此

13、子目录里创建多个 目录和数据文件。依次类推，实现树形结构。但同一父目录下，目录项和数据文 件都不能重名。/登陆 /删除文件的前面工作 具体实现删除文件 显示目录 得到当前目录路径 /删除目录的前奏 /具体实现删除目录的工作 /向上返回 8 五、界面演示 5.1 登陆界面 :KKXXhihE冒艮民匱 二；丨卩f审 甲 心 件 耳 总充 Mi耳K 匚 *作者谢中1000 #pragma once #en dif _MSC_VER1000 extern int disk_block10000; exter n int disk_empty; typedef struct UFD /存储文件信息 ch

14、ar n ame10; /文件名 int attribute; /属性 in t le ngth; /长度 int a10; /为文件本身分配 10 个空间 int *p1; / 一级索引，100 个空间 UFD; in t (*p2)100; struct UFD *n ext; /二级索引，100*100 个空间 typedef struct DIR /存储目录信息 DIR* above; char n ame10; in t le ngth; /上一结点 DIR *n ext; /下一结点 UFD *File_head; /此目录下的文件指针 DIR; DIR *Dir_head; /此

15、目录下目录链表指针 13 DIR *now; UFD *Fhead; DIR *Dhead; char code10; char n ame10; in t le ngth; int status; public: void set_status(i nt); int dele_user(); int dis_file(); int dis_dir(DIR *d);/ int get_le ngth(); char const *get_ name(); char const *get_code(); int get_status(); int set_user(char *,char *);

16、/ 设置用户名与密码 DIR *get_ no w(); int dele_file(UFD *f); /删除文件 int dele_dir(DIR*); /删除目录 Cuse(); /构造 Cuse(); /析构 int goback(); /返回上级 int dis_ no w(); /显示当前目录 int n ew_file(); int n ew_dir(); int ope n_dir(); int ope n_file(); int first_dele_file(); /删除文件的前部分工作 int first_dele_dir(); /删除目录的前部分工作 int set_co

17、de(); ; class Cdisk /用户类 public: Cuse user5; /用户个数最多为 5 char code10; int dis_disk(); int first_dele_user(); int dele_user(i nt); class Cuse /定义管理用户目录的类 /当前目录 /文件的头结点 /根目录的目录链头结点 /密码 /用户名 /用户空间大小 /是否获得空间 /显示文件所占外存块号 当前路径 14 int n ew_user(); II查看当前用户与外存空间使用情况， 后创建新用 户 int set_code(); II设置新密码 in t logi

18、 n( char); II登陆 Cdisk(); virtualCdisk(); II虚函数，析构 ; #en dif !defi ned(AFX_DISK_H_1FAB24AE_C718_49FF_A915_94211192B8BC_INCLUDED_) #i ncludedisk.h #in cludeme nu .cpp #in clude #in clude #in clude #i nclude int disk_block10000; int disk_empty; Cdisk:Cdisk() /管理磁盘的类，构造函数 int i=0; char code10=123456; fo

19、r(i=0;iuserO.set_user(stude nt,123); 默认一个用户 disk_empty=1OOOO; cout.setf(ios:left); / 设置输出方式 Cdisk:Cdisk() / 析构 /* * *disk.cpp * int Cdisk:dele_user(i nt i) Cuse C; /Cdisk 类 dele_user 的构造 II调用 Cuse 类的成员函数 int dele_user() 15 int Cdisk:dis_disk() / 检查磁盘信息 int i=0; coutsetw(14) 用户名setw(14)占用空间大小endl; fo

20、r(i=0;i5;i+) if(useri.get_status()=1) / 存在的用户的信息 coutsetw(14)useri.get_ name()setw(14)useri.get_le ngth()e n dl; cout已用空间：10000-disk_emptyendl 剩余空间 disk_emptye ndl; return 1; int Cdisk:login(char b) / 登陆 char n10,c10; int i; if(b=1) cout用户：管理员endl; cout密码：默认 nendl; system(pause); return 1; else if(!

21、userO.get_status() / 当前不存在用户 i=0; cout当前用户为空，欢迎注册！ endl; useri.set_status(1); /为新用户分配权利 cout请输入用户名：endl; cinn; cout请输入密码： c; useri.set_user(n,c); /调用 Cuse 的成员函数，传递用户名与密码 cout恭喜，创建用户成功！ endl; return i; else 16 cout用户名：； cinn; cout c; coute ndl; for(i=0;i5;i+) /查找是否存在此用户 if(useri.get_status() / 存在方比较

22、if(!strcmp(n,useri.get_name() / 相等时为 0,此判断为匹 配 if(!strcmp(c,useri.get_code() / 密码匹配 cout登陆成功！ endl; cout欢迎useri.get_name() 登陆endl; return i; else cout密码错误endl; return -1; cout此用户不存在！ endl; return -1; int Cdisk:set_code() / 设置新密码 char temp110,temp210; cout请输入原密码 temp1; if(strcmp(temp1,code) /无疑是针对当前用

23、户进行操作，故直接 code cout原密码错误！ endl; return 0; while(1) 17 cout请输入新密码： temp1; cout请再次输入新密码： temp2; if(strcmp(temp1,temp2) cout两次密码不相同，请重输 ！endl; break; cout密码设置成功！ endl; strcpy(code,temp1); / 保存新密码 break; return 1; int Cdisk:new_user() / 准备创建新用户 char n10,c10; int i=0,j; for(i=0;i5;i+) if(useri.get_status

24、()=O) /是否有此用户，此尚未存在 break; if(i=5) cout已经达到最大用户 5 个，不能再创建！ endl; return 0; useri.set_status(1); /为新用户分配权利 cout请输入用户名：0) /已有其它用户存在 for(j=0;ji-1;j+) if(!strcmp(userj.get_ name( ),n) cout此用户名已存在！ endl; return 0; cout请输入密码： c; 18 useri.set_user(n,c); /调用 Cuse 的成员函数，传递用户名与密码 cout恭喜，创建用户成功！ endl; return 1

25、; int Cdisk:first_dele_user() / 删除用户 char n10,c; int i; cout请输入你要删除的用户名 endl; cinn; for(i=0;i5;i+) /在查找用户的同时，得到用户序号 i if(!strcmp(useri.get_ name( ),n)&useri.get_status() break; /找到，跳出 if(i=5) cout出错啦，此用户不存在！ endl; return 0; cout确认删除此用户？确认 Y,取消任意键 c; if(c!=Y&c!=y) cout已经取消删除！ dele_user(i); co

26、ut用户删除成功n ext=0) this-dele_file(f); f=0; break; while(f- n ext- n ext!=0) f=f-n ext; this-dele_file(f- n ext); f-n ext=0; f=Fhead; while(d!=0) / 目录 if(d- n ext=0) this-dele_dir(d); d=0; break; while(d-n ext-n ext!=0) d=d-n ext; this-dele_dir(d-n ext); d-n ext=0; d=Dhead; int Cuse:new_file() / 建立新文件

27、int i=O,j=O; UFD *f,*p=0; DIR *D; p=new UFD; /开辟一个新的文件结构体 21 if(p=O) cout无可用内存空间，创建文件失败！ endl; return 1; cout p_ n ame; if(now=0) /根目录下的文件链 f=Fhead; else /当前目录下的文件链 f=no w-File_head; while(f!=0) /检查是否文件重名 if(!strcmp(p-n ame,f- n ame) cout此文件已存在！ n ext; coutn p_le ngth; coutn p-attribute; coutlengthd

28、isk_empty) / 空间不足 cout文件太大，空间不足，当前空间为： disk_emptyle ngth; / for(i=0;ile ngth&i10;i+) for(j;jai=j; disk_blockj=1; j+; break; II位示图法 II空闲 II得到此空间 II标记为已分配出去/剩余空闲盘块 II文件较小时，直接地址，文件数据盘块 II跳出寻找，为文件分配下一空间 22 if(no w=0) p-next=Fhead; /后继结点指向头，即新指点在前 Fhead=p; /新结点在头 else p-n ext=no w-File_head; no w-Fil

29、e_head=p; p-p 仁 0; p-p2=0; if(p-le ngth10) / / / p-p 仁 new in t100; for(i=10;ile ngth&i 110;i+) for(j;jp1)i-10=j; disk_blockj=1; j+; break; if(p-le ngth110) 一级索引 二级索引 超过 10，用一级索引 为一级索引分配 100 个空间 j，继续前面的值 p-p2=new in t100100; for(i=110;ile ngth;i+) for(j;jp2mk=j; /行 /列 disk_blockj=1; j+; break; /

30、 根目录下的文件 23 length+=p-length; /用户总空间大小增加 if(now!=0) /子目录下空间大小增加 no w-le ngth+=p-le ngth; D=now-above; / 上一级目录 while(D!=0) /上级目录(根目录已实现)空间增加 D-le ngth+=p_le ngth; D=D-above; / 逐级向上 int Cuse:new_dir() / 建立新目录 DIR *p,*h; cout请输入新目录的名字： Dir_head;/ 当前的目录链 while(h!=0) /此目录下存在其它子目录 if(!strcmp(h-n ame,p-n a

31、me) cout此目录已存在！ n ext; if(now=0) /当前为主目录 p-above=0; /主目录里目录的上一结点为 0 p-next=Dhead; /把原目录接入新目录后面( Dhead 初始为 0) p=new DIR; cin p_ n ame; p-Dir_head=0; p-le ngth=O; p-File_head=0; if(no w=0) 24 Dhead=p; /Dhead 始终指向最新目录结点 else p-above=now; /当前目录为新目录的上一结点 p-next=now-Dir_head; / 反序插入新目录 now-Dir_head=p; / 更

32、新目录链 cout目录创建成功endl; return 1; int Cuse:goback() / 向上返回 if(no w=0) cout已是主目录，不能向上！ above; / 上一结点 return 1; int Cuse:open_dir() / 打开目录 char n ame10; DIR *p; if(now=0) /当前主目录 p=Dhead; else p=now-Dir_head; /p 指向目录链 cout请输入你要打开的目录名： n ame ,n ame)=0) now=p; /找至 U 目录，now 标记 return 1; p=p-n ext; 25 cout当前没

33、此目录endl; return 0; int Cuse:first_dele_file() / 删除文件的前面工作 char temp10,a5; cout你要删除的文件名： temp; UFD *f=Fhead; /数据文件头指针 UFD *above=0; if(no w!=0) f=now-File_head; /当前目录下的数据文件 while(f!=0) if(!strcmp(f- n ame,temp) break; /找到，跳出 above=f; /标记第一个文件 f=f-n ext; if(f=0) cout此文件不存在endl; return 0; cout确定删除name文

34、件吗？按 0 确定，其他键取消 a; if(a0!=0) cout已取消删除文件。length; /回收此数据文件的空间大小 if(now=0) / 根目录 if(f=Fhead) Fhead=Fhead-n ext; else above-n ext=f- n ext; else 26 DIR *d=now; while(d!=0) d-le ngth=f-le ngth; d=d-above; if(f=no w-File_head) no w-File_head=no w-File_head-n ext; else above-n ext=f- n ext; len gth-=f-le

35、ngth; this-dele_file(f); cout删除成功endl; return 1; int Cuse:dele_file(UFD *f) / 具体实现删除文件 int i=0,m; for(i=0;i10&ilength;i+) /回收文件具体空间，重置空闲 m=f-ai; disk_blockm=0; if(f-p1!=0) /回收一级索引 for(i=10;i110&i le ngth;i+) m=f-p1i-10; disk_blockm=0; delete(f-p1); if(f-p2!=0) /回收二级索引 for(i=110;ile ngth;i+)

36、m=(f-p2)(i-110)/100(i-110)%100; disk_blockm=0; delete(f-p2); delete f; 27 f=0; /要删除的文件为空了 return 1; int Cuse:first_dele_dir() / 删除目录的前奏 char n10; char c; DIR *p,*above=0; p=Dhead; /指向根目录下的目录链 if(no w!=0) p=now-Dir_head; /指向当前目录下的目录链 cout要删除的目录名： name, n) break; /找到要删除的目录，跳出 above=p; /保存前一结点 p=p-n ex

37、t; if(p=0) cout没有这个目录！ endl; return 0; cout确定删除当前目录及此目标上的所有信息吗？按 0 确定，其他键取消 c; if(c!=0) return 0; disk_empty+=p-length; / 回收磁盘空间 if(no w=0) if(p=Dhead) /如果是根目录下头结点，直接移动 Dhead Dhead=Dhead-n ext; else above- next=p- next;/ 中间抽掉目标 else if(p=no w-Dir_head) no w-Dir_head=no w-Dir_head-n ext; 28 else abov

38、e-n ext=p-n ext; above=now; / 当前目录 while(above!=0) above-length-=p-length;/ 用 above 标记当前目录，进行大小更新 above=above-above; / 向上一级 length-=p-length; /根目录大小更新 this-dele_dir(p); p=0; cout删除成功！ Dir_head; /当前目录下的目录链表 UFD *f=p-File_head; /当前目录下的文件链 if(f!=0) while(p-File_head- next!=0) 删除目录里的文件 f=p-File_head; wh

39、ile(f- n ext-n ext!=0) f=f-n ext; this-dele_file(f- n ext); f-n ext=0; if(p-File_head- next=0) this-dele_file(p-File_head);/ 删除头文件 p-File_head=0; if(d!=0) /删除目录下的目录 while(p-Dir_head-n ext!=O) d=p-Dir_head; while(d-n ext- n ext!=0) 29 d=d-n ext; this-dele_dir(d-n ext); d-n ext=0; if(p-Dir_head-n ext=

40、0) this-dele_dir(p-Dir_head); 删除目录链头结点 p-Dir_head=0; delete p; /释放 p 占用的内存 p=0; / 置 0 return 1; int Cuse:dis_now() / 显示当前目录 DIR *d=Dhead; UFD *f=Fhead; if(no w!=0) d=now-Dir_head; /当前目录下的目录链 f=no w-File_head; if(d=0&f=0) cout当前目录为空endl; return 0; cout当前目录大小：; if(no w=0) coutle ngth; else cout le

41、 ngth; coute ndl; if(d=0) cout当前目录下没有目录endl; else cout当前目录下包含如下目录： endl; coutsetw(14) 目录名称setw(14) 目录大小endl; while(d!=O) 30 coutsetw(14)n amesetw(14)le ngthn ext; if(f=O) cout当前目录下没有文件endl; else cout当前目录下包含如下文件 :endl; coutsetw(14) 文件名称setw(14) 文件大小setw(14) 文件属 性e ndl; while(f!=0) coutsetw(14) n ames

42、etw(14)le ngthsetw(14)attributen ext; return 1; int Cuse:open_file() / 打开文件 char n10; cout请输入要打开的文件名 File_head; / 指向文件 while(f!=0) if(!strcmp(f- n ame, n) cout文件打开成功n ext; cout当前目录无此文件endl; return 0; int Cuse:set_code() / 设置密码 31 char a110,a210; cout请输入原密码 a1; if(strcmp(a1,code) cout密码错误endl; return

43、 0; while(1) cout请输入新密码： a1; cout再次输入新密码: a2; if(strcmp(a1,a2) cout两次输入密码不同，请重输！ endl; else strcpy(code,a1); cout密码修改成功！ above!=0) this-dis_dir(d-above); 递归调用此功能 cout nameFile_head; coutn ame) break; f=f-n ext; if(f=0) coutattribute=O) cout此为只读文件，; else cout此为读写文件，” cout占用硬盘块号如下： for(i=0;ile ngth &a

44、mp;i10;i+) coutsetw(6)ai; if(i+1)%10=0) coute ndl; for(i=10;ile ngth&i 110;i+) coutsetw(6)p1i-10; if(i+1)%10=0) e ndl; /找到此文件，跳出 e ndl; e ndl; /直接存放的 / 一级索引存放的 coute ndl; for(i=110;ilength;i+) / 二级索引存放的 coutsetw(6)p2(i-110)/100(i-110)%100; if(i+1)%10=0) coute ndl; coute ndl; 34 return 1; int Cuse:dele_user() 删除用户 length=O; /用户空间置 0 Fhead=O; Dhead=0; no w=0; status=0; return 1; #i ncludedisk.h #in clude #in clude #in clude void mai n() char c; Cdisk D; /管理员类的对象 int i=1, n, fl