操作系统课程设计之二级文件系统演示

其实，刚拿到这个题目时，我真的没有思路，随后我就对着老师的课设指导书进行研究，对二级文件系统的演示这个课题的每个要求进行分析，总算是有了思路。下面给出我的分析。
文件系统演示
一、课程设计目的
使学生熟悉文件管理系统的设计方法；加深对所学各种文件操作的了解及其操作方法的特点。
//既然是基于控制台的，我们可以更改颜色玩玩
二、课程设计内容
设计一个简单的多用户文件系统。即 //和后面一样，用结构体数组实现
①在系统中用一个文件来模拟一个磁盘； //switch语句或者if-else语句实现，既然这里说到了 用一个文件去模拟一个磁盘，换句话说，在你的课设里，必须要有磁盘空间分配的思路在里面，不然就不是模拟磁盘了。
②此系统至少有：Create、delete、open、close、read、write等和部分文件属性的功能。
③实现这个文件系统。 //文件系统要实现
④能实际演示这个文件系统。//cmd演示即可
基本上是进入一个界面（此界面就是该文件系统的界面）后，可以实现设计的操作要求。

三、课程设计指导
1）设计一个10个用户的文件系统，每次用户可保存10个文件，一次运行用户可以打开5个文件。 //三个数组的大小分别为 10、10、5
//一次运行用户最多可以打开5个文件如何实现？ 在用户文件里面加变量判断，用户每打开一个就+1，
//每次用户最多可保存10个文件如何实现？ 很明显，同时保存我们是无法做到的，无论是谁，都无法做到，也就是说还是一个个保存的，那么同样可以设置变量判断。如果保存的较多，那么只好请用户单独关闭某些指定的文件。

2）程序采用二级文件目录（即设置主目录MFD）和用户文件目录（UFD）。另外，为打开文件设置了运行文件目录（AFD）。 //存放各个用户目录的文件夹、用户目录
//是说运行的所有文件用一个目录层次表示吗
3）为了便于实现，对文件的读写作了简化，在执行读写命令时，只需改读写指针，并不进行实际的读写操作。 //整型的变量判断是否读写完成了 下面的pointer
4）因系统小，文件目录的检索使用了简单的线性搜索。 //链表的顺序查找
5）文件保护简单使用了三位保护码：允许读写执行、对应位为 1，对应位为0，则表示不允许读写、执行。 //标记变量即可实现
6）程序中使用的主要设计结构如下：主文件目录和用户文件目录（MFD、UFD），打开文件目录（AFD）即运行文件目录，如图5.1所示。//主要的结构体设计

还有MFD、UFD、AFD最好全部存到文件里面去，不然每次都要输入，十分麻烦，而且不能通过看文件 查看到自己的实验现象，着实不便。
参考的数据结构设计如下
struct TYPE_UFD //用户文件目录
{
string File_Name; //文件名
bool Read; //读保护码，true为可读
bool Write; //写保护码，true为可写
bool Execute; //执行保护码，true为可执行
int Length_File; //文件长度
}; //用户文件目录和用户打开的文件目录是不是都各有自己的属性
struct TYPE_MFD //主文件目录
{
string User_Name; //用户名
TYPE_UFD *Pointer; //用户文件目录指针
};
//很明显，第三个结构体没有指针域，但我们是需要指针域的，还有下面红色部分可以合在一个整型变量里面的
struct TYPE_AFD //打开文件目录
{
int File_ID; //打开的文件号
boolRead;//读保护码，true为可读
boolWrite;//写保护码，true为可写
boolExecute;//执行保护码，true为可执行
int Pointer; //读写指针
};
7）文件系统结构如图5.2所示
//很明显，这里要用到的数据结构是 链表
    
8）文件系统算法的流程图如图5.3所示。
                            
图5.3文件系统算法的流程图
//这里告诉了你 main函数的主要调用的函数顺序
9）注意对于物理块的访问（包括访问指针，空闲位）需要经过输入输出，相当于通过定位对文件进行读写。打开文件目录（AFD）是在内存中，由打开文件时创建。
好了，分析完了，就要开始编写代码了，下面附上我小小的代码，还有很多需要修改的地方，做的不好的地方，大神就请原谅，也希望多多指点我。
先附上效果图：
                

头文件部分：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;

typedef struct UFD
{
	string File_name;         //文件名
	int Start;                //文件在磁盘存储空间的起始地址
	int Protect;              //文件的属性
	int File_length;           //文件的长度
	int Max_File_length;         //文件的最大长度
	struct UFD *next;
}UFD,*UFD_ptr;

typedef struct MFD
{
	string User_name;
	string User_passwd;
	UFD *Ufd_next;
	int End;
	struct MFD *next;
}MFD,*MFD_ptr;

typedef struct AFD
{
	string File_name;
	int File_length;
	int Start;
	int Protect;
	int Pointer;    //根据这个指针的值去完成用户的要求  读写指针
	int Max_File_length;
	struct AFD *next;
}AFD,*AFD_ptr;
源文件部分：
#include"os_fss.h"

#define MaxDisk 512*1024   //一个扇区512字节,假设有1024个扇区,模拟磁盘的大小
int Max_User=10;
int Max_Open=5;
int Max_End=0;
UFD_ptr pufd=NULL;
MFD_ptr pmfd=NULL;
AFD_ptr pafd=NULL;
char User_name[30];   //存放当前用户的用户名
char flag='n';
char Disk_Size[MaxDisk];    //最后在打印输出的时候，用RWX表示即可

typedef struct Disk_Table
{
	int Max_length;      //最大长度
	int Start;          //开始位置
}Disk_Node;
Disk_Node Disk_Head;

void Init_Disk()
{
	Disk_Head.Max_length=MaxDisk;
	Disk_Head.Start=0;
}

bool Init_MFD()
{
	pmfd=(MFD *)new MFD;   //带头节点的单向链表
	MFD *p=pmfd;
	ifstream ifs("MFD.txt");  //文件的输入流对象
	if(!ifs)
	{
		cerr<<"错误：无法打开文件"<next=NULL;
		p->Ufd_next=NULL;
		return false;
	}
	while(!ifs.eof())
	{
		p->next=(MFD *)new MFD;
		ifs>>p->next->User_name>>p->next->User_passwd>>p->next->End;  
		if(p->next->End>Max_End)
			Max_End=p->next->End;
		p=p->next;
		p->Ufd_next=NULL;
		p->next=NULL;
	}
	ifs.close();
	return true;
}

void Print_UFD()
{
	UFD *p=pufd->next;  
	if(!p)
	{
		cout<<"抱歉,该用户没有创建任何文件,请先创建!!!"<File_name<<"\t\t"<Max_File_length;
		if(p->Protect==0)
			cout<<"\t\t"<<"---";
		else if(p->Protect==1)
			cout<<"\t\t"<<"r-x";
		else if(p->Protect==2)
			cout<<"\t\t"<<"rwx";
		cout<<"\t\t"<Start;
		cout<<"\t\t"<File_length<next;
	}
}

bool Init_UFD(char *name)
{
	ifstream ifs(name); 
	pufd=(UFD *)new UFD;
	UFD *p=pufd;
	char temp[MaxDisk];
	bool Index=false;
	if(!ifs)
	{
		cerr<<"错误：无法打开文件"<next=NULL;
		return false;
	}
	while(!ifs.eof())
	{
		memset(temp,'\0',sizeof(temp));
		p->next=(UFD *)new UFD;
		if(!Index)
		{	
			pmfd->Ufd_next=p->next;
			Index=true;
		}
		ifs>>p->next->File_name>>p->next->Max_File_length>>p->next->Protect>>p->next->Start>>p->next->File_length;
		ifs>>temp;
		if(temp[0]=='#')
			temp[0]='\0';
		for(int i=p->next->Start,j=1;j<=p->next->Max_File_length-1;i++,j++)
		{
			Disk_Size[i]=temp[j-1];
			if(!Disk_Size[i])
				break;
		}
		Disk_Head.Max_length-=p->next->Max_File_length;
	//	Disk_Head.Start+=p->next->Max_File_length;
		p=p->next;
		p->next=NULL;
	}
	ifs.close();	
	return true;
}

void Rename_File()
{
	string File_name;
	UFD *temp=pufd;
	char Index;
SD:
	cout<<"请输入文件的名字："<>File_name;
	while(temp)
	{
		if(temp->File_name==File_name)
		{
			cout<<"请输入新的文件名："<>File_name;
			temp->File_name=File_name;
			break;
		}
		temp=temp->next;
	}
	if(!temp)
	{
		cout<<"抱歉,输入的文件不存在,无法完成重命名文件操作,是否继续操作?"<>Index;
		if(Index=='y')
			goto SD;
		else
			return ;
	}
	else
		cout<<"修改成功!!!"<>User_name;
INIT:
		cout<<"请输入密码：";
		cin>>User_passwd;
		MFD *p=pmfd->next;
		char temp[30];
		memset(temp,'\0',sizeof(temp));
		strcpy(temp,User_name);
		Count++;
		while(p)
		{
			if(User_name==p->User_name)
			{
				if(User_passwd==p->User_passwd)
					cout<<"登入成功."<next;
		}
		cout<<"用户名不存在,请重新输入!!!"<next=NULL;
}

bool Create_MFD()//创建文件命令
{
	string User_name;
	char User_passwd[30];
	MFD *p = pmfd;
	cout<<"请输入要创建的用户名: ";
	cin>>User_name;
	cout<<"请输入"<User_name)
		{
			cout<<"此用户名已存在!!!"<next)
			break;
		p= p->next;
	}
	p->next = (MFD *)new MFD;  //尾插法
	p=p->next;
	p->User_name=User_name;
	p->User_passwd=User_passwd;
	p->End=0;
	p->next = NULL;
	p->Ufd_next = NULL;
	Max_User--;
	return true;
}  //应该是 不同的用户下的UFD文件名是不一样的啊，怎么出问题了

bool Create_UFD()//创建文件命令
{
	string File_name;
	UFD *p = pufd;
	unsigned int Protect;
	int Max_File_length;
//	AFD *pa = pafd;
	cout<<"请输入要创建的文件名: ";
	cin>>File_name;
	cout<<"请输入要创建的文件保护类型：";
	cin>>Protect;
	cout<<"请输入文件的最大容量："<>Max_File_length;
	while(p)
	{
		if(File_name==p->File_name)
		{
			cout<<"此文件名已存在!!!"<next)
			break;
		p= p->next;
	}
	p->next = (UFD *)new UFD;  //尾插法
	p=p->next;
	p->File_name=File_name;
	p->Max_File_length=Max_File_length;
	p->Start=Disk_Head.Start;
	p->Protect = Protect;
//	p->Time_info=      //暂定
	p->File_length = 0;     //刚创建文件时，文件是空的
	Disk_Head.Start+=Max_File_length;
	p->next = NULL;      //我觉得这部分代码有问题；用户创建了一个文件并不代表该文件就被打开了
	return true;
}

bool Delete_UFD()  //关于主目录的用户文件夹的文件删除-->先这样写，好吧    //如果文件已经打开了，是不能删除的
{
	string File_name;
	cout<<"请输入要删除的文件名：";
	cin>>File_name;
	UFD *p=pufd,*temp;
	AFD *pa=pafd;
	while(pa->next)
	{
		if(File_name==pa->next->File_name)
		{
			cout<<"抱歉,该文件已被打开,请先关闭,再进行删除操作!!!"<next)
	{
		if(File_name==p->next->File_name)
		{
			temp=p->next;
			p->next=p->next->next;  //如果说要回收模拟的磁盘空间的话，应该是回收最大长度
		//	Disk_Head.Max_length+=temp->Max_File_length;    //链表中删除了，其他的文件内容的起始位置不变即可，又没事，还是照样可以访问数据的嘛
			delete temp;
			cout<<"文件删除成功!!!"<next;
	}
	cout<<"抱歉,要删除的文件不存在!!!"<>File_name;
    UFD *p=pufd->next;
	AFD *pa=pafd->next;
	while(pa)
	{
		if(File_name==pa->File_name)
		{
			cout<<"文件"<next)
			break;
		pa=pa->next;
	}
	if(!pa)     //如果找不到，或者打开的文件目录链表为空表
		pa=pafd;
	while(p)
	{
        if(File_name==p->File_name)
		{
			if(!Max_Open)
			{
				cout<<"抱歉，最多只能打开5个文件,请先关闭其他打开的文件再操作!!!"<Protect==0)
			{
				cout<<"抱歉，此文件不可执行任何操作!!!"<：";
			cin>>Protect;
			pa->next=(AFD *)new AFD;
			pa=pa->next;
			pa->File_name=p->File_name;
			pa->Start=p->Start;
			pa->File_length=p->File_length;
			pa->Max_File_length=p->Max_File_length;
			pa->Protect=Protect;
			if(Protect==1)
				pa->Pointer=0;   //Poniter取0表示此时用户无法写数据(没有空间的含义)
			else
				pa->Pointer=p->File_length;
			pa->next=NULL;
			Max_Open--;
			cout<<"文件"<next;
	}
	cout<<"抱歉,要打开的文件不存在!!!"<next;
	cout<<"请输入要关闭的文件名：";
	cin>>file_name;
	AFD *p=pafd,*temp;
	while(p&&p->next)
	{
		if(file_name==p->next->File_name)
		{
			temp=p->next;
			p->next=p->next->next;
			if(temp->Protect==2)      //可写的文件才有权把新写入的数据也保存起来嘛
			{
				while(pu)
				{
					if(temp->File_name==pu->File_name)
					{
						pu->File_length=temp->Pointer;
						break;
					}
					pu=pu->next;
				}
			}
			delete temp;
			cout<<"文件"<next;
	}
	cout<<"抱歉,要关闭的文件没有被打开!!!"<next;
	cout<<"请输入要读的文件名：";
	cin>>File_name;
	cout<<"请输入要读取的长度：";  //读取的话，实际中文件的长度并不会改变
	cin>>length;          //即读取的长度并不能保存回去,为了方便（如果用户是读数据的话，pointer始终不变）
	while(p)
	{
		if(File_name==p->File_name)
		{
			for(int i=p->Start,j=1;j<=length;i++,j++)
				cout<next;
	}
	cout<<"读取失败,文件没有打开过!!!"<next;
	char temp[MaxDisk]={'\0'};
	cout<<"请输入要写的文件名：";
	cin>>File_name;
	while(p)
	{
		if(File_name==p->File_name)
		{
			if(p->Protect!=2)
			{
				cout<<"文件"<>length;
			if(p->Pointer+length<=p->Max_File_length)
			{
				cout<<"请写入指定长度的内容：<以回车作为结束符>"<Start+p->File_length,j=1;j<=strlen(temp);i++,j++)
					Disk_Size[i]=temp[j-1];
				p->Pointer += length;
				cout<<"文件"<next;
	}
	cout<<"写入失败,文件没有打开过!!!"<next;
		delete pm;
		pm=pmfd;
	}
	AFD *pa=pafd;
	while(pa)
	{
		pafd=pafd->next;
		delete pa;
		pa=pafd;
	}
	UFD *pu=pufd;
	while(pu)
	{
		pufd=pufd->next;
		delete pu;
		pu=pufd;
	}
}

void Save_MFD()
{
	ofstream ofs;        //文件的输出流对象
	ofs.open("MFD.txt");
	if(!ofs.is_open())
	{
		cout<<"The MFD can't open!!!"<next;
	while(p)
	{
		if(p->User_name==User_name)
			p->End=Disk_Head.Start;
		ofs<User_name<<" "<User_passwd<<" "<End;
		if(p->next)
			ofs<<"\n";	
		p=p->next;
	}
	ofs.close();
}

void Save_UFD(char *name)
{
	ofstream ofs;        //文件的输出流对象
	char temp[MaxDisk]={'\0'};
	ofs.open(name);
	if(!ofs.is_open())
	{
		cout<<"The "<next;
	while(p)
	{
		memset(temp,'\0',sizeof(temp));
		for(int i=p->Start,j=1;j<=p->Max_File_length;i++,j++)
		{
			if(Disk_Size[i])
				temp[j-1]=Disk_Size[i];
			else
				break;
		}
		if(!temp[0])        //如果文件没有数据的话，就用空格表示此文件没有任何内容
			temp[0]='#'; 
		ofs<File_name<<" "<Max_File_length<<" "<Protect<<" "<Start<<" "<File_length<<" "<next)
			ofs<<"\n";
		p=p->next;
	}
	ofs.close();
}

void Quit_System()
{
	AFD *pa=pafd->next;
	UFD *pu=pufd->next;
	while(pa)
	{
		if(pa->Protect==2)  //2表示可写   //1表示只读  //0表示不可操作
		{
			while(pu)
			{
				if(pa->File_name==pu->File_name)
				{
					pu->File_length=pa->Pointer;
					break;
				}
				pu=pu->next;
			}
		}
		pa=pa->next;
	}
	char temp[30];
	strcpy(temp,User_name);
	strcat(temp,".txt");
	Save_MFD();
	Save_UFD(temp);
	Print_UFD();
	Destroy_Space();
}

void Print_Help()
{
	system("color 0b");
	cout<<"************************二级文件系统演示*************************"<!!!"<>flag;
		cout<<"请输入欲创建的用户文件夹的个数(1-10)："<>num;
		if(flag=='y')
		{
			while(num--)
			{
				Create_MFD();
				if(!Max_User)
				{	
					cout<<"本系统,最多支持10个用户,创建多余用户失败,请删除其他用户,再做尝试!!!"<!!!"<>flag;
			if(flag=='y')
				goto Start;
		}
	}
	return ;
}


void File_System()
{
	while(1)
	{
		string Command;
		cout<<"请输入命令：";
		cin>>Command;
		if(Command=="create")
			Create_UFD();
		else if(Command=="delete")
			Delete_UFD();
		else if(Command=="open")
			Open();
		else if(Command=="close")
			Close();
		else if(Command=="read")
			Read_File();
		else if(Command=="write")
			Write_File();
		else if(Command=="quit")
		{ 
			Quit_System();
			break;
		}
		else if(Command=="ls")
			Print_UFD();
		else if(Command=="cls")
			system("cls");
		else if(Command=="login")
		{
			if(!User_Check())
				break;
			Init_AFD();
		}
		else if(Command=="rename")
			Rename_File();
		else if(Command=="logout")
		{
			cout<<"用户登出成功!!!"<