操作系统(2)实验四

操作系统(2)实验四实验四文件操作与管理一、实验环境Visual C++二、实验目的随着社会信息量的极大增长，要求计算机处理的信息与日俱增，涉及到社会生活的各个方面。

因此，文件管理是操作系统的一个极为重要的组成部分。

学生应独立地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，掌握它们的实施方法，加深理解课堂上讲授过的知识。

三、实验要求（1）实际一个n个用户的文件系统，每个用户最多可保存m个文件。

（2）限制用户在一次运行中只能打开l个文件。

（3）系统应能检查打入命令的正确性，出错要能显示出错原因。

（4）对文件必须设置保护措施，如只能执行，允许读、允许写等。

在每次打开文件时，根据本次打开的要求，再次设置保护级别，即可有二级保护。

（5）对文件的操作至少应有下述几条命令：creat 建立文件。

delete 删除文件。

open 打开文件。

close 关闭文件。

read 读文件。

write 写文件。

四、实验内容（1）本实习设计一个10 个用户的文件系统，每个用户最多可保存10 个文件，一次运行中用户可打开 5 个文件。

（2）程序采用二级文件目录，即设置了主文件目录（MFD）和用户文件目录（UFD）。

前者应包含文件主（即用户）及他们的目录区指针；后者应给出每个文件主占有的文件目录，即文件名，保护码，文件长度以及他们存放的位置等。

另外为打开文件设置了运行文件目录（AFD），在文件打开时应填入打开文件号，本次打开保护码和读写指针等。

（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，只修改读写指针，并不进行实际文件的读写操作。

五、设计思路1.因系统小，文件目录的检索使用了简单的线性搜索，而没有采用Hash等有效算法。

2.文件保护简单实用了三位保护码，对应于允许读、允许写和运行执行，如下所示：1 1 1允许写允许读允许执行如对应位为0，则不允许。

3.程序中使用的主要数据结构如下：①主文件目录和用户文件目录打开文件目录：4.程序框图：六、实验过程1.整个程序运行过程如下：输入用户名—>在MFD中查找—>显示UFD文件链表—>初始化AFD运行文件表—>输入操作命令—>执行操作命令—>保存文件目录—>打印文件目录—>结束2.MFD、UFD和AFD的结构定义如下：struct UFD{string filename;int pro[3];int codel;UFD *next;};struct MFD{string username;UFD *file;MFD *next;};struct AFD{int filenum;char filepro[3];UFD *point;AFD *next;};3.void init( ) 初始化函数将文件链表变成循环链表，方便执行插入和删除操作。

4.int checkUser( ) 检查用户检查输入的用户名是否在用户文件目录中。

5.void Create ( ) 创建一个文件选择CREATE命令后，查看该用户的UFD链表内是否还有空闲结点：（1）若有则设置该结点的内容，然后打开、修改AFD；（2）若无则报错并退出。

6.void Open( ) 打开一个文件选择OPEN命令后，输入要打开的文件名，在UFD查找是否有该文件名：（1）若有则打开并修改AFD；（2）若无则报错并退出。

7.void Close( ) 关闭一个文件选择CLOSE命令后，输入需要关闭的文件名，在UFD中搜索是否有该文件名。

（1）若无则报错；（2）若有，还要分两种情况：●通过检查，该文件并未被打开，则报错●存在该文件，且被打开，则正常调用void Close1(AFD *f)，关闭文件。

8.void Delete( ) 删除一个文件选择DELETE命令后，输入需要删除的文件名，在UFD中搜索是否有该文件名：（1）若无则报错；（2）若有，还要分两种情况：●通过检查，该文件已被打开，则需要先关闭该文件，确定需要关闭该文件后，通过调用void Close1(AFD *f)，关闭文件，然后删除该文件。

●存在该文件，且未被打开，则课正常删除该文件，即重新初始化该文件的UDF结点。

9.void Read( ) 读一个文件读文件的关键是保护码的判断。

选择了READ命令后，输入需要读的文件名，在UFD中搜索是否有该文件名：（1）若有，但该文件没被打开，则报错；（2）若有，且已被打开，此处要分两种情况：●如果保护码的读位为“0”，则不能对该文件进行读操作。

●否则，就通过文件号来读文件，即通过AFD中的point指针来查找该文件。

10.void Write( ) 写一个文件写文件的关键也是保护码的判断。

选择了WRITE命令后，输入需要读的文件名，在UFD中搜索是否有该文件名：（1）若有，但该文件没被打开，则报错；（2）若有，且已被打开，此处要分两种情况：●如果保护码的写位为‘0’，则不能对该文件进行写操作。

●否则，就可以通过文件号来写文件，即通过AFD中的point指针来查找。

11.Bye 退出选择了BYE命令后，程序退出并保存当前目录，然后将结果打印出来。

程序运行结果1.用户验证2.创建文件3.关闭、打开文件4.删除文件5.读写文件6.退出七、感想体会实验四主要是通过链表来实现对文件的管理的，要求设计一个10 个用户的文件系统，每个用户最多可保存10 个文件，一次运行中用户可打开 5 个文件。

程序采用了二级文件目录，设置了主文件目录和用户文件目录，另外为打开文件设置了运行文件目录，在文件打开时应填入打开文件号，本次打开保护码和读写指针。

在执行各种文件操作命令的时候，需要考虑多种情况，比如读写文件的时候就要考虑文件的保护码，以及该文件是否已被打开的问题；创建命令时要在用户的文件目录中寻找空闲的文件结点，即没有被使用的文件，对其进行文件名、保护码、文件长度的设置；删除命令就要考虑是否有这个文件，再查看此文件是否被打开，如果已经被打开，则要先关闭该文件，在进行删除，删除即对此文件结点进行初始化操作等等。

想清楚各项操作的分类情况之后，对每个函数进行编写就容易多了。

本次试验模拟了文件的管理操作，虽然只是一个小小的程序，也让我大致了解了计算机对于文件的管理是如何进行的。

由于是通过链表的操作实现的，也使我巩固了C++中的链表操作过程。

实验源代码：#include<iostream>#include<cstring>#include <iomanip>using namespace std;stringa[10]={"Carol","Lily","Lucy","Bob","A","B ","C","D","E","F"};stringcommand[7]={"CREATE","DELETE","OPEN","CLO SE","READ","WRITE","BYE"};struct UFD{string filename;int pro[3];int codel;UFD *next;};struct MFD{string username;UFD *file;MFD *next;};struct AFD{int filenum;char filepro[3];UFD *point;AFD *next;};AFD *openfile=NULL;MFD *user=NULL;MFD *thisuser; //当前用户void init() //初始化函数{int x=0;for(int i=0;i<10;i++){MFD *p;p=new MFD;p->username=a[x];UFD *fhead=NULL;for(int j=0;j<10;j++){UFD *q;q=new UFD;q->filename="******";for(int a=0;a<3;a++){q->pro[a]=0;}q->codel=0;q->next=fhead;fhead=q;p->file=fhead;if(j==9) //变成循环链表{UFD *r=fhead;while(r->next!=NULL){r=r->next;}r->next=fhead;}}p->next=user;user=p;x++;}//AFD的初始化for(int i=0;i<5;i++){AFD *f;f=new AFD;f->filenum=5-i;for(int j=0;j<3;j++){f->filepro[j]=0;}f->point=NULL;f->next=openfile;openfile=f;if(i==4) //打开文件链表设为循环链表{AFD *p=openfile;while(p->next!=NULL){p=p->next;}p->next=openfile;}}}int checkUser(string username){MFD *p;for(p=user;p!=NULL;p=p->next){if(p->username==username){break;} }if(p!=NULL){thisuser=p;return 1;}else{return 0;}}void show(){cout<<"YOUR FILE DIRECTORY"<<endl;cout<<setw(20)<<setiosflags(ios::left)< <setfill(' ')<<"FILE NAME";cout<<setw(20)<<setiosflags(ios::left)< <setfill(' ')<<"PROTECTION";cout<<setw(20)<<setiosflags(ios::left)< <setfill(' ')<<"CODE LENGTH"<<endl;MFD *p=thisuser;UFD *q=p->file;for(int i=0;i<10;i++){cout<<setw(20)<<setiosflags(ios::left)< <setfill(' ')<<q->filename;cout<<q->pro[0]<<q->pro[1]<<q->pro[2];cout<<setw(20)<<setiosflags(ios::left)< <setfill(' ')<<" ";cout<<setw(20)<<setiosflags(ios::left)< <setfill(' ')<<q->codel<<endl;q=q->next;}}void OpenMode(UFD *p,string name){AFD *f=openfile;int i;for(i=0;i<5;i++){if(f->point!=NULL&&f->point->filename== name){cout<<"THIS FILE IS ALREADY OPENED!"<<endl;return;}f=f->next;}for(i=0;i<5;i++){if(f->point==NULL)break;f=f->next;}if(i==5){cout<<"ERROR!YOU CAN'T OPEN THIS FILE,NUMBER MUST <=5!";}else{cout<<"ENTER THE OPEN MODE? ";string protect;cin>>protect;int j;for(j=0;j<3;j++){if(p->pro[j]!=protect[j]-48)break;}if(j!=3){cout<<"ERROR,OPEN MODE IS WRONG!"<<endl;return;}else{cout<<"THIS FILE IS OPENED,ITS OPEN NUMBER IS ";cout<<f->filenum<<endl;f->point=p;for(int j=0;j<3;j++){f->filepro[j]=p->pro[j];}}}return;}void Create(){cout<<"THE NEW FILE S NAME(LESS THAN 9 CHARS)? ";string name;cin>>name;cout<<"THE NEW FILE’S PROTECTION CODE? ";string protect;cin>>protect;UFD *p=thisuser->file;UFD *q=p;int n;for(n=0;n<10;n++){if(q->filename=="******")break;q=q->next;}if(n==10){cout<<"CREAT FAILED!!THERE IS NO SPACE,FILE NUMBERMUST<=10!"<<endl;return;}else{q->filename=name;for(int i=0;i<3;i++){q->pro[i]=protect[i]-48;}}cout<<"THE NEW FILE IS CREATED."<<endl;OpenMode(q,name);return ;}void Open(){cout<<"FILE NAME TO BE OPENED? ";string name;cin>>name;UFD *p=thisuser->file;UFD *q=p;int n;for(n=0;n<10;n++){if(q->filename==name)break;q=q->next;}if(n==10){cout<<"ERROR!THIS FILE IS NOT EXISTS!"<<endl;return;}else{OpenMode(q,name);}return ;}void Close1(AFD *f){f->point=NULL;for(int i=0;i<3;i++){f->filepro[i]=0;}cout<<"SUCCESS!THIS FILE IS CLOSED!"<<endl;return;}void Close(){cout<<"CLOSE THE FILE'S NAME: ";string name;cin>>name;UFD *p=thisuser->file;UFD *q=p;int n;for(n=0;n<10;n++){if(q->filename==name)break;q=q->next;}if(n==10){cout<<"ERROR!CAN'T FIND THIS FILE!"<<endl;return;}else{AFD *f=openfile;int i;for(i=0;i<5;i++){if(f->point==q)break;f=f->next;}if(n==5){cout<<"ERROR!THIS FILE IS NOT OPENED!"<<endl;return;}\else{Close1(f);}}return;}void Delete(){cout<<"DELETE FILENAME? ";string name;cin>>name;UFD *p=thisuser->file;UFD *q=p;int n;for(n=0;n<10;n++){if(q->filename==name)break;q=q->next;}if(n==10){cout<<"ERROR!CAN'T FIND THIS FILE!"<<endl;return;}else{AFD *f=openfile;int i;for(i=0;i<5;i++){if(f->point==q){cout<<"ERROR!THIS FILE IS OPENED! CLOSED IT?(Y/N)"<<endl;char y;cin>>y;if(y=='Y'){Close1(f);break;}else return;}f=f->next;}q->filename="******";q->codel=0;for(int x=0;x<3;x++){q->pro[x]=0;}cout<<"SUCCESS!THIS FILE IS BE DELETED! "<<endl;}return;}void Read(){cout<<"OPEN FILE NUMBER? ";int num;cin>>num;AFD *f=openfile;int i;for(i=0;i<5;i++){if(f->filenum==num&&f->point!=NULL)brea k;f=f->next;}if(i==5){cout<<"ERROR!THIS FILE IS NOT OPENED!"<<endl;return;}else{if(f->filepro[0]==1){cout<<"SUCCESS!REA DING!"<<endl;}else{cout<<"ERROR!THIS FILE CAN'T READ WITH READING RIGHT LIMITED!"<<endl;} }return;}void Write(){cout<<"OPEN FILE NUMBER? ";int num;cin>>num;AFD *f=openfile;int i;for(i=0;i<5;i++){if(f->filenum==num&&f->point!=NULL)brea k;f=f->next;}if(i==5){cout<<"ERROR!THIS FILE IS NOT OPENED!"<<endl;return;}else{if(f->filepro[1]==1){cout<<"HOW MANY CHARACTERS TO BE WRITTEN INTO THAT FILE? ";int code;cin>>code;f->point->codel=code;}else{cout<<"ERROR!THIS FILE CAN'T WRITE WITH WRITING RIGHT LIMITED!"<<endl;} }return;}void FileWork(int com){if(com==1){Create();}//执行createif(com==2){Delete();}//执行deleteif(com==3){Open();} //执行openif(com==4){Close();}//执行closeif(com==5){Read();}//执行readif(com==6){Write();}//执行writeif(com==7){cout<<"NOW YOUR FILE DIRECTORY IS FOLLOWING:"<<endl;show();} //执行byereturn;}int main(){cout<<"RUN"<<endl;init(); //初始化int x=0;while(x==0){cout<<"YOUR NAME?"<<" ";string username;cin>>username;x=checkUser(username);if(x==0)cout<<"YOUR NAME IS NOT IN THE USER NAME TABLE,TRY AGAIN."<<endl;}show();int com=0;while(com!=7){cout<<"COMMAND NAME? ";string s;cin>>s;int i;for(i=0;i<7;i++){if(s==command[i]){com=i+1;break;} }if(i==7){cout<<"COMMAND NAME GIVEN IS WRONG!"<<endl;cout<<"IT SHOULD BE ONE OF FOLLOWING : "<<endl;cout<<"CREATE, DELETE, OPEN, CLOSE, READ, WRITE, BYE .TRY AGAIN"<<endl;continue;}else{FileWork(com);}}return 0;}。