（一）实验目的
通过一个简单多用户文件系统的设计，加深理解文件系统的内部功能及内部实现。
（二）实验内容及要求
设计一个简单的二级文件系统。要求做到以下几点：
（1）可以实现下列几条命令（至少4条）；
login 用户登陆
dir 列文件目录
create 创建文件
delete 删除文件
open 打开文件
close 关闭文件
read 读文件
write 写文件
（2）列目录时要列出文件名、物理地址、保护码和文件长度；
（3）源文件可以进行读写保护。
（三）实现的功能有以下几个模块
功能模块：
- 创建文件
- 删除文件
- 写文件
- 读文件
- 创建目录
- 删除目录
- 打开目录
- 返回上一层目录
- 查看当前目录
- 修改密码
- 安全退出
（四）代码
#include#include #include #include using namespace std; #if _MSC_VER>1000 #pragma once #endif //_MSC_VER>1000 extern int disk_block[10000]; extern int disk_empty; typedef struct UFD //存储文件信息 { char name[10]; //文件名 int attribute; //属性 int length; //长度 string str;//存放的字符串； int a[10]; //为文件本身分配10个空间 int* p1; //一级索引，100个空间 int(*p2)[100]; //二级索引，100*100个空间 struct UFD* next; }UFD; typedef struct DIR //存储目录信息 { DIR* above; //上一结点 char name[10]; int length; DIR* next; //下一结点 UFD* File_head; //此目录下的文件指针 DIR* Dir_head; //此目录下目录链表指针 }DIR; 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 DIR* Dhead; //根目录的目录链头结点 char code[10]; //密码 char name[10]; //用户名 int length; //用户空间大小 int status; //是否获得空间 public: int write(); void set_status(int); int dele_user(); int dis_file(); //显示文件所占外存块号 int dis_dir(DIR* d);//当前路径 int get_length(); char const* get_name(); char const* get_code(); int get_status(); int set_user(char*, char*);//设置用户名与密码 DIR* get_now(); 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_now(); //显示当前目录 int new_file(); int new_dir(); int open_dir(); int open_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_code(); }; class Cdisk { //用户类 public: Cuse user[5]; //用户个数最多为5 char code[10]; int dis_disk(); int first_dele_user(); int dele_user(int); int new_user(); //查看当前用户与外存空间使用情况，后创建新用户 int set_code(); //设置新密码 int login(char); //登陆 Cdisk(); virtual~Cdisk(); //虚函数，析构 }; int disk_block[10000]; int disk_empty; Cdisk::Cdisk() //管理磁盘的类，构造函数 { int i = 0; char code[10] = "123456"; for (i = 0; i < 10000; i++) //初始化所有磁盘块为空闲 disk_block[i] = 0; //this->user[0].set_user("student","123");//默认一个用户 disk_empty = 10000; cout.setf(ios::left); //设置输出方式 } Cdisk::~Cdisk() //析构 { } int Cdisk::dele_user(int i) //Cdisk类dele_user的构造 { Cuse C; C = user[i]; user[i].dele_user(); //调用Cuse类的成员函数 int dele_user() return 1; } int Cdisk::dis_disk() //检查磁盘信息 { int i = 0; cout << setw(14) << "用户名" << setw(14) << "占用空间大小" << endl; for (i = 0; i < 5; i++) if (user[i].get_status() == 1) //存在的用户的信息 cout << setw(14) << user[i].get_name() << setw(14) << user[i].get_length() << endl; cout << "已用空间：" << 10000 - disk_empty << endl << "剩余空间：" << disk_empty << endl; return 1; } int Cdisk::login(char b) //登陆 { char n[10], c[10]; int i; if (b == '1') { cout << "用户：管理员" << endl; cout << "密码：默认n" << endl; system("pause"); return 1; } else { if (!user[0].get_status()) //当前不存在用户 { i = 0; cout << "当前用户为空，欢迎注册！" << endl; user[i].set_status(1); //为新用户分配权利 cout << "请输入用户名：" << endl; cin >> n; cout << "请输入密码：" << endl; cin >> c; user[i].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 { cout << "用户名:"; cin >> n; cout << "密码："; cin >> c; cout << endl; for (i = 0; i < 5; i++) //查找是否存在此用户 { if (user[i].get_status()) //存在方比较 if (!strcmp(n, user[i].get_name())) //相等时为0，此判断为匹配 if (!strcmp(c, user[i].get_code())) //密码匹配 { cout << "登陆成功！" << endl; cout << "欢迎" << user[i].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 temp1[10], temp2[10]; cout << "请输入原密码" << endl; cin >> temp1; if (strcmp(temp1, code)) //无疑是针对当前用户进行操作，故直接code { cout << "原密码错误！" << endl; return 0; } while (1) { cout << "请输入新密码：" << endl; cin >> temp1; cout << "请再次输入新密码：" << endl; cin >> 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 n[10], c[10]; int i = 0, j; for (i = 0; i < 5; i++) if (user[i].get_status() == 0) //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; } user[i].set_status(1); //为新用户分配权利 cout << "请输入用户名：" << endl; cin >> n; if (i > 0) //已有其它用户存在 { for (j = 0; j < i - 1; j++) if (!strcmp(user[j].get_name(), n)) { cout << "此用户名已存在！" << endl; return 0; } } cout << "请输入密码：" << endl; cin >> c; user[i].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; } int Cdisk::first_dele_user() //删除用户 { char n[10], c; int i; cout << "请输入你要删除的用户名" << endl; cin >> n; for (i = 0; i < 5; i++) //在查找用户的同时，得到用户序号i if (!strcmp(user[i].get_name(), n) && user[i].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" << endl; cin >> c; if (c != 'Y' && c != 'y') { cout << "已经取消删除！" << endl; return 0; } this->dele_user(i); cout << "用户删除成功" << endl; return 1; } Cuse::Cuse() //构造函数，初始化成员 { status = 0; //用户权利，即是否被创建标记 length = 0; //空间 now = 0; //当前目录 Fhead = 0; //文件 Dhead = 0; //目录 } Cuse::~Cuse() //析构，清除程序占用的内存 { disk_empty += length; length = 0; UFD* f = Fhead; DIR* d = Dhead; while (f != 0) //文件 { if (f->next == 0) { this->dele_file(f); f = 0; break; } while (f->next->next != 0) f = f->next; this->dele_file(f->next); f->next = 0; f = Fhead; } while (d != 0) //目录 { if (d->next == 0) { this->dele_dir(d); d = 0; break; } while (d->next->next != 0) d = d->next; this->dele_dir(d->next); d->next = 0; d = Dhead; } } int Cuse::new_file() //建立新文件 { int i = 0, j = 0; UFD* f, * p = 0; DIR* D; p = new UFD; //开辟一个新的文件结构体 if (p == 0) { cout << "无可用内存空间，创建文件失败！" << endl; return 1; } cout << "请输入建立的文件名："; cin >> p->name; if (now == 0) //根目录下的文件链 f = Fhead; else //当前目录下的文件链 f = now->File_head; while (f != 0) //检查是否文件重名 { if (!strcmp(p->name, f->name)) { cout << "此文件已存在！" << endl; return 0; //退出 } f = f->next; } cout << "长度："; cin >> p->length; cout << "属性(0：只读，1：读写)："; cin >> p->attribute; cout << endl; if (p->length > disk_empty) //空间不足 { cout << "文件太大，空间不足，当前空间为：" << disk_empty << endl; delete p; return 0; } disk_empty = disk_empty - p->length; //剩余空闲盘块 // for (i = 0; i < p->length && i < 10; i++) //文件较小时，直接地址，文件数据盘块号 for (j; j < 10000; j++) //位示图法 if (disk_block[j] == 0) //空闲 { p->a[i] = j; //得到此空间 disk_block[j] = 1; //标记为已分配出去 j++; break; //跳出寻找，为文件分配下一空间 } p->p1 = 0; //一级索引 p->p2 = 0; //二级索引 if (p->length > 10) //超过10，用一级索引 { p->p1 = new int[100]; //为一级索引分配100个空间 for (i = 10; i < p->length && i < 110; i++) for (j; j < 10000; j++) //j，继续前面的值 if (disk_block[j] == 0) { (p->p1)[i - 10] = j; disk_block[j] = 1; j++; break; } if (p->length > 110) //超过110，得用二级索引 { p->p2 = new int[100][100]; //在一级索引的基础上，2维 for (i = 110; i < p->length; i++) for (j; j < 10000; j++) //j，继续前面的值 if (disk_block[j] == 0) { int m = (i - 110) / 100; //行 int k = (i - 110) % 100; //列 p->p2[m][k] = j; disk_block[j] = 1; j++; break; } } } if (now == 0) //根目录下的文件 { 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->next = now->File_head; now->File_head = p; } 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 { now->length += p->length; 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->length += p->length; D = D->above; //逐级向上 } } return 0; } int Cuse::new_dir() //建立新目录 { DIR* p, * h; cout << "请输入新目录的名字：" << endl; p = new DIR; cin >> p->name; //目录名 p->Dir_head = 0; //目录下的目录链为空 p->length = 0; // p->File_head = 0; //目录下的文件为空 if (now == 0) //当前为主目录 h = Dhead; //第一次时，h=0；指向目录链 else h = now->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->name, p->name)) { cout << "此目录已存在！" << endl; return 0; } h = h->next; } 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） 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; //更新目录链 } cout << "目录创建成功" << endl; return 1; } int Cuse::goback() //向上返回 { if (now == 0) { cout << "已是主目录，不能向上！" << endl; return 0; } now = now->above; //上一结点 return 1; } int Cuse::open_dir() //打开目录 { char name[10]; 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：" << endl; cin >> name; //int flag=0; while (p != 0) { if (strcmp(p->name, name) == 0) { now = p; //找到目录，now标记 return 1; } p = p->next; } cout << "当前没此目录" << endl; return 0; } int Cuse::first_dele_file() //删除文件的前面工作 { char temp[10], a[5]; cout << "你要删除的文件名：" << endl; cin >> temp; UFD* f = Fhead; //数据文件头指针 UFD* above = 0; if (now != 0) f = now->File_head; //当前目录下的数据文件 while (f != 0) { if (!strcmp(f->name, temp)) break; //找到，跳出 above = f; //标记第一个文件 f = f->next; } if (f == 0) { cout << "此文件不存在" << endl; return 0; } cout << "确定删除" << f->name << "文件吗？按0确定，其他键取消" << endl; cin >> a; if (a[0] != '0') { cout << "已取消删除文件。" << endl; return 0; } disk_empty += f->length; //回收此数据文件的空间大小 if (now == 0) //根目录 { if (f == Fhead) Fhead = Fhead->next; else above->next = f->next; } else { DIR* d = now; while (d != 0) { d->length = f->length; d = d->above; } if (f == now->File_head) now->File_head = now->File_head->next; else above->next = f->next; } length -= f->length; 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; i < 10 && i < f->length; i++) //回收文件具体空间，重置空闲 { m = f->a[i]; disk_block[m] = 0; } if (f->p1 != 0) //回收一级索引 { for (i = 10; i < 110 && i < f->length; i++) { m = f->p1[i - 10]; disk_block[m] = 0; } delete[](f->p1); } if (f->p2 != 0) //回收二级索引 { for (i = 110; i < f->length; i++) { m = (f->p2)[(i - 110) / 100][(i - 110) % 100]; disk_block[m] = 0; } delete[](f->p2); delete f; } 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 n[10]; char c; DIR* p, * above = 0; p = Dhead; //指向根目录下的目录链 if (now != 0) p = now->Dir_head; //指向当前目录下的目录链 cout << "要删除的目录名：" << endl; cin >> n; while (p != 0) { if (!strcmp(p->name, n)) break; //找到要删除的目录，跳出 above = p; //保存前一结点 p = p->next; } 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" << endl; cin >> c; if (c != '0') return 0; disk_empty += p->length; //回收磁盘空间 if (now == 0) { if (p == Dhead) //如果是根目录下头结点，直接移动Dhead Dhead = Dhead->next; else above->next = p->next;//中间抽掉目标 } else { if (p == now->Dir_head) now->Dir_head = now->Dir_head->next; else above->next = p->next; 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！" << endl; return 1; } int Cuse::dele_dir(DIR* p) //具体实现删除目录的工作 { int flag = 0; DIR* d = p->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; while (f->next->next != 0) f = f->next; this->dele_file(f->next); f->next = 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->next != 0) { d = p->Dir_head; while (d->next->next != 0) d = d->next; this->dele_dir(d->next); d->next = 0; } if (p->Dir_head->next == 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 (now != 0) { d = now->Dir_head; //当前目录下的目录链 f = now->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 (now == 0) cout << length; else cout << now->length; cout << endl; 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; cout << setw(14) << "目录名称" << setw(14) << "目录大小" << endl; while (d != 0) { cout << setw(14) << d->name << setw(14) << d->length << endl; d = d->next; } } if (f == 0) 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; cout << setw(14) << "文件名称" << setw(14) << "文件大小" << setw(14) << "文件属性" << endl; while (f != 0) { cout << setw(14) << f->name << setw(14) << f->length << setw(14) << f->attribute << endl; f = f->next; } } return 1; } int Cuse::open_file() //打开文件 { char n[10]; cout << "请输入要打开的文件名" << endl; cin >> n; UFD* f = Fhead; //文件头指针 if (now != 0) f = now->File_head; //指向文件 while (f != 0) { if (!strcmp(f->name, n)) { cout << "文件打开成功" << endl; return 1; } f = f->next; } cout << "当前目录无此文件" << endl; return 0; } int Cuse::set_code() //设置密码 { char a1[10], a2[10]; cout << "请输入原密码" << endl; cin >> a1; if (strcmp(a1, code)) { cout << "密码错误" << endl; return 0; } while (1) { cout << "请输入新密码：" << endl; cin >> a1; cout << "再次输入新密码:" << endl; cin >> 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！" << endl; break; } } return 1; } DIR* Cuse::get_now() //得到当前目录路径 { return now; } int Cuse::set_user(char* n, char* c)//建立用户与密码 { strcpy(name, n); strcpy(code, c); status = 1; return 1; } void Cuse::set_status(int b)//标记分配 { status = b; } int Cuse::get_status()//探取是否分配 { return status; } const char* Cuse::get_code()//得到密码 { return code; } const char* Cuse::get_name()//得到名字 { return name; } int Cuse::get_length()//得到长度 { return length; } int Cuse::dis_dir(DIR* d)//显示目录 { if (d == 0) return 0; if (d->above != 0) this->dis_dir(d->above);//递归调用此功能 cout << " " << d->name << 'n'; return 0; } int Cuse::dis_file()//查看文件 { int i; char n[10]; UFD* f = Fhead; if (now != 0) f = now->File_head; cout << "请输入要查看的文件名：" << endl; cin >> n; while (f != 0) { if (!strcmp(n, f->name)) //找到此文件，跳出 break; f = f->next; } if (f == 0) { cout << "当前目录下没此文件" << endl; return 0; } if (f->attribute == 0) cout << "文件类型：只读文件n"; else cout << "文件类型：读写文件n"; cout << "文件长度:" << f->length << "n"; cout << "占用硬盘块号如下：" << endl; for (i = 0; i < f->length && i < 10; i++) //直接存放的 { cout << setw(6) << f->a[i]; if ((i + 1) % 10 == 0) cout << endl; } for (i = 10; i < f->length && i < 110; i++) //一级索引存放的 { cout << setw(6) << f->p1[i - 10]; if ((i + 1) % 10 == 0) cout << endl; } for (i = 110; i < f->length; i++) //二级索引存放的 { cout << setw(6) << f->p2[(i - 110) / 100][(i - 110) % 100]; if ((i + 1) % 10 == 0) cout << endl; } cout << endl; cout << "存放的内容：" << f->str; cout << endl; return 1; } int Cuse::write()//写文件 { int i; char n[10]; UFD* f = Fhead; if (now != 0) f = now->File_head; cout << "请输入要写入的文件名：" << endl; cin >> n; while (f != 0) { if (!strcmp(n, f->name)) //找到此文件，跳出 break; f = f->next; } if (f == 0) { cout << "当前目录下没此文件" << endl; return 0; } if (f->attribute == 0) { cout << "文件类型：只读文件，不可写n"; return 0; } else { cout << "输入要写的内容n"; } getchar(); getline(cin, f->str); } int Cuse::dele_user()//删除用户 { length = 0; //用户空间置0 Fhead = 0; Dhead = 0; now = 0; status = 0; return 1; } void main() { char c; Cdisk D; //管理员类的对象 int i = 1, n, flag = 1, t = 0; while (flag) { cout << "*******************欢迎使用文件系统**************************" << endl; cout << endl; cout << "*** 1.管理员登陆" << endl; cout << "*** 2.用户登陆" << endl; cout << "*** 3.退出系统" << endl; cout << endl; cout << "*************************************************************" << endl; cout << "n请输入选择："; cin >> c; switch (c) { case '1': n = D.login(c); flag = 1; system("cls"); cout << "管理员登陆成功！" << endl; while (flag) { cout << "*************************************************************" << endl; cout << "***1.创建用户" << endl; cout << "***2.删除用户" << endl; cout << "***3.查看当前用户" << endl; cout << "***4.修改密码" << endl; cout << "***5.返回登陆窗口" << endl; cout << "*************************************************************" << endl; cout << "请选择："; cin >> c; cout << endl; switch (c) { case '1': D.new_user(); break; case '2': D.first_dele_user(); break; case '3': D.dis_disk();//查看当前用户 break; case '4': { if (t == 0) //t作标记，防止重复设置密码出错 strcpy(D.code, "123");//将“123”复制到D.code中 ？ D.set_code(); t++; break; } case '5': { flag = 0; system("cls"); } break; default: cout << "请输入1-5！" << endl; } } flag = 1; break; case '2': n = D.login(c); if (n == -1) break; cout << "*************************************************************" << endl; cout << "***1.创建文件" << endl; cout << "***2.删除文件" << endl; cout << "***3.写文件" << endl; cout << "***4.读文件" << endl; cout << "***5.创建目录" << endl; cout << "***6.删除目录" << endl; cout << "***7.打开目录" << endl; cout << "***8.返回上一层目录" << endl; cout << "***9.查看当前目录" << endl; cout << "***A.修改密码" << endl; cout << "***0.安全退出" << endl; cout << "*************************************************************" << endl; while (flag) { cout << "用户：" << D.user[n].get_name() << 'n' << "目录为:rootn"; D.user[n].dis_dir(D.user[n].get_now()); cout << endl; cout << "请输入选择："; cin >> c; cout << endl; switch (c) { case '1': D.user[n].new_file(); break; case '2': D.user[n].first_dele_file(); break; case '3': D.user[n].write(); break; case '4': D.user[n].dis_file(); break; case '5': D.user[n].new_dir(); break; case '6': D.user[n].first_dele_dir(); break; case '7': D.user[n].open_dir(); break; case '8': D.user[n].goback(); break; case '9': D.user[n].dis_now(); break; case'A': D.user[n].set_code(); break; case '0': { flag = 0; system("cls"); } break; default: cout << "请输入0-9" << endl; } } flag = 1; break; case '3': flag = 0; break; default: cout << "请输入1-3！" << endl; } } }
（五）实验截图
（六）温馨提示：直接将代码放在visual studio运行可能发生以下错误：
解决方案：
1）右击当前代码文件--->>属性
2）C/C++ ----->> 常规------>>双击“SDL检查”后面的文本框，使其改变为“否”------->>"确定"
3）做好以上修改，就可正常运行代码
以上代码只做参考，如有不足，请指出！
