深入了解文件管理系统，初步掌握文件管理系统的实现方法。

用高级语言编写和调试一个简单的文件系统，模拟文件管理的工作过程。从而对各种文件操作命令的实质内容和执行过程有比较深入的了解。

编写一程序，模拟一个简单的文件管理系统。树型结构，目录下可以是目录，也可以是文件。

在此文件管理系统，可实现的操作有：

改变目录：格式：cd <目录名>

显示目录：格式：dir <目录名>

创建目录：格式：md <目录名>

删除目录：格式：rd <目录名>

新建文件：格式：edit <文件名>

删除文件：格式：del <文件名>

退出文件系统：exit

二．相关知识

1.文件结构体

struct FileNode 

{

    char filename[FILENAME_LEN];//文件名/目录名

    int isdir;//目录文件识别标志

    int i_nlink;//文件的链接数

    int adr;//文件的地址

    struct FileNode *parent, *child;//指向父亲的指针和指向左孩子的指针

    struct FileNode *sibling_prev, *sibling_next;//指向前一个兄弟的指针和指向

    //后一个兄弟的指针.

};

整个文件系统采用二叉树型存储结构，初始化文件树如下：

图 2-1 初始目录树

2.所使用函数及其功能

int Main(); //主函数

void Init();//初始化文件树

int ParseCommand();//接受输入的命令并把其分解成操作名和路径文件名

void ExecuteCommand();//执行命令，分别执行cd，edit，md，del，rd,  dir，exit命令

int cdComd(); //改变目录功能处理

int editComd();//处理edit命令，即创建文件，只要创建表示文件的节点即可，内容及大小不考虑

int mdComd(); //创建目录

int delComd();//处理del命令，即删除指定文件，不存在是给出错误信息

int dirComd();//处理dir命令，显示目录

int rdComd(); //删除目录

int FindFilename(char Para2[]);//查找文件名

struct FileNode* CreateFileNode(char filename[],int isdir,int i_nlink);//创建结点

int GetInput(char* buffer,unsigned int buffer_len);//获取输入

3．所使用的变量

struct FileNode *cp, *tp, *root;// *cp, *tp, *root是根目录节点

char path[INPUT_LEN-COMMAND_LEN];//记录当前走过的路径

char Para1[COMMAND_LEN],Para2[INPUT_LEN-COMMAND_LEN];//para1数组存储输入的命令，para2数组存储输入的文件名

char filename[FILENAME_LEN],tmp; 

unsigned int i,j; 

三 题目分析

1．文件系统采用二叉树型存储结构，结点结构如下：

struct FileNode 

{

    char filename[FILENAME_LEN];//文件名/目录名

    int isdir;//目录、文件的识别标志（0为文件，1为目录）

    int i_nlink;//文件的链接数

    //int adr;//文件的地址

    struct FileNode *parent, *child;//指向父亲的指针和指向左孩子的指针

    struct FileNode *sibling_prev, *sibling_next;//指向前一个兄弟的指针和指向后一个兄弟的指针.

};

2．目录名和文件名支持全路径名和相对路径名，路径名各分量间用“/”隔开

3．功能具体描述：

改变目录：改变当前工作目录，目录不存在时给出出错信息

显示目录：显示指定目录下或当前目录下所有文件和一级目录（选做：带/s参数的dir命令，显示所有子目录）

创建目录：在指定路径或当前路径下创建指定目录。重名时给出错信息。

删除目录：删除指定目录下所有文件和子目录。要删目录不空时，要给出提示是否要删除。

创建文件：创建指定名字的文件，只要创建表示文件的节点即可，内容及大小不考虑。

删除文件：删除指定文件，不存在时给出出错信息。

退出文件系统：exit

4、总体流程：

初始化文件目录；

输出提示符，等待接受命令，分析键入的命令；

对合法的命令，执行相应的处理程序，否则输出错误信息，继续等待新命令，直到键入EXIT退出为止。

四．概要设计

1．在内存中开辟一个虚拟磁盘空间作为文件存储器，在其上实现一个简单的单用户文件系统。

2．文件存储空间的分配采用显式链接分配。为了实现创建和删除文件必须要有一棵初始的文件树存在，以便在文件树的根节点下实现创建和删除文件。

3. 数据结构与树结构。数据结构是计算机存储、组织数据的方式。数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。

树是一种重要的非线性数据结构，直观地看，它是数据元素（在树中称为结点）按分支关系组织起来的结构，很象自然界中的树那样。树中每个分叉点称为结点，起始结点称为树根，任意两个结点间的连接关系称为树枝，结点下面不再有分枝称为树叶。结点的前趋结点称为该结点的"双亲"，结点的后趋结点称为该结点的"孩子"，同一结点的"孩子"之间互称"兄弟"。

4．文件目录结构采用多级目录结构。为了简单起见，可以使用文件结构体，结构体内容包括：文件名，文件目录识别标示，文件链接数，以及他的左孩子右孩子左兄弟右兄弟指

5. 要有分解函数对输入的命令进行分解。以识别那部分是哪部分是命令，哪部分是路径和文件名。

6. 最后要有执行函数。来执行输入的创建文件命令。

五．代码及流程

图5-1 主函数流程图

2）edit()创建文件函数流程图

图5-2 创建文件函数流程图

图5-3  删除函数流程图

4）ParseCommand()分解命令函数流程图

             图5-4 分解命令函数流程图

5）改变目录函数rdComd()

图 5-5 改变目录函数流程图

源代码：

#include

#include

#include

#include

#include

#define FILENAME_LEN 21

#define INPUT_LEN 81

#define COMMAND_LEN 11

using namespace std;

void Init();//初始化文件树

int ParseCommand();//接受输入的命令并把其分解成操作名和路径文件名

void ExecuteCommand();//执行命令

int cdComd();//处理cd命令

int editComd();//处理edit命令

int delComd();//处理del命令

int dirComd();//处理dir命令

int mdComd();//处理md命令

int rdComd();//处理rd命令

int FindPath(char *ph);//寻找参数ph所指向的路径

int FindFilename(char Para2[]);//从参数Para2中找到要建立或删除的文件、目录名，并把指针只想其父亲结点

struct FileNode* CreateFileNode(char filename[],int isdir,int i_nlink);//创建结点

int GetInput(char* buffer,unsigned int buffer_len);//获取输入

int CheckCommand();//命令检查

int GetDir(int begin,char *path,char *curDir);//获取路径

struct FileNode *cp, *tp, *root;

char path[INPUT_LEN-COMMAND_LEN];//记录当前走过的路径

char Para1[COMMAND_LEN],Para2[INPUT_LEN-COMMAND_LEN];

char curpath[INPUT_LEN-COMMAND_LEN],tmppath[INPUT_LEN-COMMAND_LEN];

char filename[FILENAME_LEN],tmp;

unsigned int i,j;//int i,j;

struct FileNode //结点结构

{

    char filename[FILENAME_LEN];//文件名/目录名

    int isdir;//目录文件识别标志

    int i_nlink;//文件的链接数

    struct FileNode *parent, *child;//指向父亲的指针和指向左孩子的指针

    struct FileNode *sibling_prev, *sibling_next;//指向前一个兄弟的指针和指向后一个兄弟的指针.

};

//创建结点

struct FileNode* CreateFileNode(char filename[],int isdir,int i_nlink)  {

    struct FileNode* node=(struct FileNode*)malloc(sizeof(struct FileNode));//申请结点空间

    //相应内容赋初值

strcpy(node->filename,filename);

node->isdir=isdir;

node->i_nlink=i_nlink;

node->parent=NULL;

node->child=NULL;

node->sibling_prev=NULL;

node->sibling_next=NULL;

    return node;

}

//初始化文件树

void Init() {

    struct FileNode *binNode,*usrNode,

        *unixNode,*etcNode,*libNode,*userNode,

        *binNode2,*liuNode,*sunNode,*ftiNode;

    strcpy(path,"/"); //根目录写入当前路径

    //创建文件树的结点

    binNode=CreateFileNode("bin",1,0);

    usrNode=CreateFileNode("usr",1,0);

    unixNode=CreateFileNode("unix",0,0);

    etcNode=CreateFileNode("etc",1,0);

    libNode=CreateFileNode("lib",1,0);

    userNode=CreateFileNode("user",1,0);

    binNode2=CreateFileNode("bin",1,0);

    liuNode=CreateFileNode("liu",1,0);

    sunNode=CreateFileNode("sun",1,0);

    ftiNode=CreateFileNode("fti",1,0);

    cp=tp=root=CreateFileNode("/",1,0);

    //结点相应内容赋值

root->parent=NULL;

root->child=binNode;

root->sibling_prev=root->sibling_next=NULL;

binNode->parent=root;

binNode->child=NULL;

binNode->sibling_prev=NULL;

binNode->sibling_next=usrNode;

usrNode->parent=NULL;

usrNode->child=libNode;

usrNode->sibling_prev=binNode;

usrNode->sibling_next=unixNode;

unixNode->parent=NULL;

unixNode->child=NULL;

unixNode->sibling_prev=usrNode;

unixNode->sibling_next=etcNode;

etcNode->parent=NULL;

etcNode->child=NULL;

etcNode->sibling_prev=unixNode;

etcNode->sibling_next=NULL;

libNode->parent=usrNode;

libNode->child=liuNode;

libNode->sibling_prev=NULL;

libNode->sibling_next=userNode;

userNode->parent=NULL;

userNode->child=NULL;

userNode->sibling_prev=libNode;

userNode->sibling_next=binNode2;

binNode2->parent=NULL;

binNode2->child=NULL;

binNode2->sibling_prev=userNode;

binNode2->sibling_next=NULL;

liuNode->parent=libNode;

liuNode->child=NULL;

liuNode->sibling_prev=NULL;

liuNode->sibling_next=sunNode;

sunNode->parent=NULL;

sunNode->child=NULL;

sunNode->sibling_prev=liuNode;

sunNode->sibling_next=ftiNode;

ftiNode->parent=NULL;

ftiNode->child=NULL;

ftiNode->sibling_prev=sunNode;

ftiNode->sibling_next=NULL;    

}

//获取文件或目录名，并把指针指向其父亲结点

int FindFilename(char Para2[])  {

    i=strlen(Para2)-1;

    j=0;    

while(Para2[i]!='/'&& i>=0)    {    

        filename[j]=Para2[i];

        i--; j++;

    }

    filename[j]='\\0';//获得逆序的文件或目录名，存入filename中

if(i<0) Para2[i+1]='\\0';

    else Para2[i]='\\0';

    j--;    

for(i=0;i        tmp=filename[i];

        filename[i]=filename[j];

        filename[j]=tmp;

    }    

if(strlen(Para2)>0) { //查找路径

        int sign=FindPath(Para2);

        if(sign==0) 

            return 0;

    }

    return 1;

}

//缓冲区安全输入子函数

//如果输入超过buffer_len，则截取前buffer_len-1长度的输入，

//buffer_len处字符用'/0'代替

int GetInput(char* buffer,unsigned int buffer_len) {

    unsigned int count=0;

while(count        if((buffer[count]=getchar())==10) {

            buffer[count]='\\0';

            return count;

        }

        count++;

    }

    while(getchar()!=10);

    buffer[buffer_len-1]='\\0';

    return -1;

}    

//改变目录函数

int cdComd() {

    if(!CheckCommand()) //命令检查

        return 0;

    if(strcmp(Para2,"..")==0) {   //对cd..命令的处理

        int i;

     while(cp->sibling_prev)

         cp=cp->sibling_prev;

     if(cp->parent)

     { cp=cp->parent; } //找到父亲结点

        else

        { return 0; }

        //对当前路径进行相应处理

        i=strlen(path);

     while(path[i]!='/'&&i>0) i--;

        if(i!=0)

            path[i]='\\0';

        else

            path[i+1]='\\0';

    }

    else {

        FindPath(Para2);//查找路径

    }

    return 1;

}

//创建目录函数

int mdComd() {     

    struct FileNode * temp,*tp;

    temp=CreateFileNode("",1,0);

    int sign;        

    if(strlen(Para2)==0) {  //参数不能为空

        printf("\\n命令格式有错误.\\n");

        return 0;

    }    

if(strlen(Para2)>20) { //长度检查

        printf("\\n目录名过长\\n");

        return 0;

    }

    //格式检查

    if (!(isalpha(Para2[0])||Para2[0]=='_'||Para2[0]=='\\0'||Para2[0]=='/'))    {

        printf("目录名格式有错!\\n");/* 目录首字母可以为'字母'或'数字'或'/'*/

        return 0;

    }    

    sign=FindFilename(Para2);    //获取目录名

    if(sign==0)

        return 0;    

if(cp->isdir!=1) { //如当前指针指向的是文件，则报错

        printf("you cannot edit a directory in under a file!\\n");

        return 0;

    }        

    tp=CreateFileNode(filename,1,0);  //创建目录结点，并插入到指定目录下    

if(cp->child==NULL)    {    

     tp->parent=cp;

tp->child=NULL;

cp->child=tp;

tp->sibling_prev=NULL;

tp->sibling_next=NULL;

    }

    else {    

       temp=cp;//用temp找到新结点插入处       

temp=temp->child;

while(temp->sibling_next ) { //find the last sibing node

     temp=temp->sibling_next;

     if(strcmp(temp->filename,filename)==0&&temp->isdir==1) {

            printf("此目录名已存在\\n");//重名报错

            return 0;

           }

       }//找到了最后一个结点

temp->sibling_next=tp;

tp->parent=NULL;

tp->child=NULL;

tp->sibling_prev=temp;

tp->sibling_next=NULL;    

    }    

    return 1;

}

//删除目录函数

int rdComd() { 

    int sign;

    struct FileNode *temp;

    char cmd[2];    

    if(!CheckCommand()) //命令检查

        return 0;    

    sign=FindFilename(Para2); //获取目录名

    if(sign==0) return 0;        

if(cp->child) { //用temp指向要删除的结点

     temp=cp->child;

     while(temp->sibling_next && (strcmp(temp->filename,filename)!=0 || temp->isdir!=1))

         temp=temp->sibling_next;

     if(strcmp(temp->filename,filename)!=0) {

            printf("不存在该目录!\\n");

            return 0;

        }

    }

    else {

        printf("不存在该目录!\\n");

        return 0;

    }    

if(temp->isdir!=1) { //要删除的不能是文件

        printf("ERROR!该命令只能删除目录,不可删除文件!\\n");

        return 0;

    }    

if(temp->child) { //如仍有用户使用该目录，则不能删除

        printf("\\n该目录不为空，您确定要删除吗？Y/N!\\n");

        GetInput(cmd,2);

        if(strcmp(cmd,"n")==0||strcmp(cmd,"N")==0)

            return 0;

    }

    //删除工作

if(temp->parent==NULL) { //不是第一个孩子

     temp->sibling_prev->sibling_next=temp->sibling_next;

     if(temp->sibling_next)//处理是最后一个兄弟的情况

         temp->sibling_next->sibling_prev=temp->sibling_prev;

     temp->sibling_prev=temp->sibling_next=NULL;

    }//if

    else { //第一个孩子

     if(temp->sibling_next)//处理是最后一个兄弟的情况

         temp->sibling_next->parent=temp->parent;

     temp->parent->child=temp->sibling_next;

    }

    free(temp);    

    return 1;

}

//显示目录子函数

int dirComd() {

if(strlen(Para2)>0)    {

        int sign=FindPath(Para2); //查找路径

        if(sign==0)     {    return 0; }

        else

        { printf("\\n%s>", path);    }

    }    

    if(cp!=root)

     printf("