模擬文件系統(tǒng)實驗報告.doc

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操作系統(tǒng)大型試驗 實 驗 報 告 姓名：XX 班級：軟件工程110x 學(xué)號：201126630xxx 一、名稱 操作系統(tǒng)大型試驗。 二、目的 用C++編寫出一個簡單的模擬文件系統(tǒng)，實現(xiàn)目錄的添加、刪除、重命名，文件的添加、刪除、重命名、文件和目錄、文件的拷貝。 三、要求 開發(fā)工具：word，vc win32api 1.設(shè)計和實現(xiàn)一個簡單的文件系統(tǒng)，要求包括目錄、普通文件和文件的存儲 2.文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)采用類似Linux的樹狀結(jié)構(gòu)； 3.要求模擬的操作包括： a)目錄的添加、刪除、重命名； b)目錄的顯示（列表） c)文件的添加、刪除、重命名 d)文件和目錄的拷貝 4.用戶進(jìn)入時顯示可用命令列表；用戶輸入help時顯示所有命令的幫助文檔； 輸入某個命令+？時顯示該條命令的使用說明 5.用戶輸入exit時退出該系統(tǒng) 6.實驗實現(xiàn)基于windows平臺； 7.實驗開發(fā)語言可以選用C/c++等 四、設(shè)計 1.主要思路說明 本模擬系統(tǒng)通過一個大小固定的數(shù)組要代表物理盤塊，假設(shè)共有1024塊，新增目錄占一塊，新增文件占一塊，文件中可輸入內(nèi)容，內(nèi)容假設(shè)定義為5個字符占一塊，超出則應(yīng)新申請空間。模擬物理盤塊的數(shù)組中，數(shù)組內(nèi)容為-99代表改物理盤塊內(nèi)容為空，可使用，其他數(shù)字均代表該物理盤塊被占用，其中-3代表是占用文件的末結(jié)點，其他整數(shù)代表是文件內(nèi)容的下一個尋址下標(biāo)，另有一個string類型的數(shù)組來存儲內(nèi)容，模擬文件寫入了對應(yīng)下標(biāo)的物理盤塊中。設(shè)置了一個全局指針指向根結(jié)點，一個全局指針指向當(dāng)前操作目錄。搜索空白物理盤塊時采用順序搜索物理盤塊數(shù)組。存儲形式主要采用類似二叉樹結(jié)構(gòu)，如目錄為根，目錄下的第一個文件或目錄存在根的子節(jié)點，目錄下的其他文件或目錄存在第一個文件或目錄的兄弟節(jié)點，以此類推。 本程序僅seperate()函數(shù)使用現(xiàn)成代碼，此函數(shù)功能為將輸入命令串分離，僅僅起到美觀作用，其余所有代碼均為原創(chuàng)！ 2.申優(yōu)功能： 1)能實現(xiàn)動態(tài)增長，即當(dāng)輸入文件的內(nèi)容大小大于分配的模擬物理盤塊時系統(tǒng)能夠自動尋找空物理盤塊并分配，將超出的內(nèi)容保存在新的物理盤塊中，若超出模擬磁盤大小，則超出部分不保存且返回提示。 2)能實現(xiàn)級聯(lián)刪除，即當(dāng)刪除目錄（文件夾）時，目錄下的所有內(nèi)容也應(yīng)當(dāng)刪除并正確釋放物理盤塊空間。 3)能實現(xiàn)目錄的復(fù)制，即復(fù)制目錄時（文件夾）時，該目錄下的所有文件和目錄也應(yīng)準(zhǔn)確復(fù)制至目標(biāo)目錄中，并正確分配物理盤塊空間。 3.主要函數(shù)和類的定義 1)主要函數(shù)定義 #define show_bnum 20 //顯示物理盤塊的塊數(shù) #define block_size 1024 //物理盤塊塊數(shù) int block[block_size]; //假設(shè)有block_size塊物理盤塊 string content[block_size]; //存放文件內(nèi)容 int Msize=5; //此處為模擬磁盤大小為輸入5個字符 fnode *root=new fnode("WP:",0,0); //設(shè)置根目錄 fnode *current_path=new fnode(); //當(dāng)前路徑 fnode *seek_flag=new fnode(); //作為查找標(biāo)志 fnode *cp_flag=new fnode(); //作為復(fù)制的位置標(biāo)志 void initialize(); //初始化 int seekTarget(string name); //搜索文件或目錄 int seek_log(string name); //搜索目錄 void delete_node(string name); //刪除節(jié)點 int freeblock(fnode *); //釋放物理盤塊 int seekfreeblock(); //搜索可用物理盤塊 void show_current_path(); //顯示當(dāng)前路徑 void add_file(string name,int t); //增加目錄、文件 void show_curpath_all(); //顯示當(dāng)前目錄下的所有文件 void rename_file(string Oname,string Nname); //重命名 void seperate(); //分離命令 void cd(); //進(jìn)入目錄 void add_File(); //增加文件功能入口 void add_Log(); //增加目錄功能入口 void delete_file(); //刪除文件或目錄功能入口 void show_memory(); //顯示物理盤塊占用情況 void re_name(); //重命名功能入口 void help(); //查看幫助 void show_content(); //查看文件內(nèi)容 void write_file(); //寫文件 void Clear_(); //清屏 void Exit(); //退出 void cp(); //復(fù)制功能入口 void cp_log(fnode *target,fnode *source); //復(fù)制目錄 void cp_file(fnode *target,fnode *source); //復(fù)制文件 void cp_node(fnode *target,fnode *source); //復(fù)制節(jié)點 int find_target_log(); //找到復(fù)制的目標(biāo)目錄 int calculate_logsizeMain(fnode *); //計算目錄大小 int calculate_logsize(fnode *); 2)文件節(jié)點類的定義： class fnode { public: string filename; //文件名 int type; //文件類型，1為普通文件，0為目錄文件 fnode *parent; //父節(jié)點 fnode *child; //子節(jié)點 fnode *brother; //兄弟節(jié)點 int block_num; //表示占用的物理盤塊塊號 int isBro; //表示是否是在同級目錄下，0表示不是，1表示是 int isCld; //是否為目錄下第一個節(jié)點，1表示是，0表示不是 fnode() //初始化 { type=-1; parent=NULL; child=NULL; brother=NULL; block_num=-1; isBro=0; isCld=0; } fnode(string n,int t,int b) //根節(jié)點初始化 { type=t; filename=n; parent=NULL; child=NULL; brother=NULL; block_num=b; block[block_num]=-3; isBro=0; isCld=0; } fnode(fnode *p,string name,int t,int b) //文件節(jié)點初始化 { parent=p; filename=name; type=t; child=NULL; brother=NULL; block_num=b; block[block_num]=-3; isBro=0; isCld=0; } void copy(fnode *cp) //拷貝函數(shù) { filename=cp->filename; type=cp->type; parent=cp->parent; child=cp->child; brother=cp->brother; block_num=cp->block_num; } }; 4.命令： 命令 解釋 echo echo命令可以在當(dāng)前目錄下創(chuàng)建一個文件，具體格式：echo+name md md命令可以在當(dāng)前目錄下創(chuàng)建一個目錄文件，具體格式：md+name del del命令可以在當(dāng)前目錄下刪除一個已存在的文件或目錄（支持級聯(lián)刪除），具體格式：del+name cd cd命令可以進(jìn)入下一級目錄或返回上級目錄、根目錄，具體格式：cd+name或cd+.或cd+.. cp cp命令可以復(fù)制當(dāng)前目錄下一個指定的文件或目錄至指定的目錄，具體格式：cp+name+road dir dir命令可以顯示當(dāng)前目錄下的所有文件和目錄，具體格式：del ren ren命令可以重命名一個存在于當(dāng)前目錄下的文件或目錄，具體格式：ren+name +new name typ typ命令可以查看當(dāng)前目錄下一個文件的內(nèi)容，具體格式：typ+name wrt wrt命令可以在當(dāng)前目錄下寫內(nèi)容至一個已存在的文件，具體格式：wrt+name +content mem mem命令可以查看模擬物理盤塊的使用情況，具體格式：mem cls cls命令為清屏命令，具體格式：cls exit exit命令為退出命令，具體格式：exit 五、關(guān)鍵技術(shù)流程圖及說明 提示：若圖中文字無法看清，可用Micorsoft Visio打開壓縮包下“部分程序流程圖”文件夾的繪圖文件查看。 1.增加文件或目錄（此功能比較簡單，流程圖寫的較詳細(xì)就不做說明）： 2.刪除目錄（實現(xiàn)級聯(lián)刪除）： 說明：刪除目錄時刪除文件和刪除目錄本身放在同一個函數(shù)中，刪除目錄下的所有文件放在freeblock函數(shù)里，這樣比較好處理。下面給只給出遞歸函數(shù)的流程圖。 3.將內(nèi)容寫入文件（實現(xiàn)動態(tài)增長）： 說明：圖中Msize為模擬規(guī)定的文件塊字符串大小，比如Msize=5，那么一個物理盤塊只能存5個字符，超出則要申請新的空間。主要采用雙重循環(huán)方法寫入，外層循環(huán)為需要的塊數(shù)，內(nèi)層循環(huán)為Msize，用string累加字符串內(nèi)容，內(nèi)層循環(huán)退出后新申請一個空間并將對應(yīng)下標(biāo)賦給上一個物理盤塊數(shù)組，再將對應(yīng)內(nèi)容存入content（為string類型的數(shù)組，模擬存儲內(nèi)容）數(shù)組中，直至退出外層循環(huán)。 4.復(fù)制目錄： 說明：這里和刪除目錄一樣，寫了兩個復(fù)制函數(shù)，這樣寫同樣因為遞歸調(diào)用是比較方便，第一個函數(shù)傳入?yún)?shù)為目標(biāo)目錄指針和被復(fù)制的目錄的指針，第一個函數(shù)里新建了一個階段復(fù)制被復(fù)制的目錄的內(nèi)容，然后將新建節(jié)點的子節(jié)點和被復(fù)制目錄的子結(jié)點傳入下一個遞歸調(diào)用函數(shù)（因為目錄的內(nèi)容存于目錄的子節(jié)點，與兄弟節(jié)點無關(guān)），第二個函數(shù)就是遞歸調(diào)用函數(shù)cp_node，下面就只給出cp_node的流程圖（復(fù)制之前同樣進(jìn)行了路徑的判誤操作，內(nèi)存大小的判斷操作，是否重名的判斷操作，被復(fù)制目錄是否存在判斷操作，這些操作在遞歸函數(shù)之前完成，所以下面的遞歸函數(shù)不體現(xiàn)這些操作）。 六、運行結(jié)果 1.主界面展示： 圖：主界面展示 2.help命令展示： 圖：help命令展示 3.echo命令展示： 圖：echo命令展示 4.del命令展示： 圖：del命令展示-普通刪除 說明：創(chuàng)建了目錄log1，在log1中創(chuàng)建一系列文件和目錄，磁盤使用情況顯示已分配，實用del刪除命令后查看磁盤分配證明級聯(lián)刪除是可靠的。 圖：del命令展示-級聯(lián)刪除 5.md命令展示： 圖：md命令展示 6.cd命令展示： 說明：圖中展示了cd+name、cd+.、cd+..三種cd命令的使用和判別情況。 圖：cd命令展示 7.dir命令展示： 圖：dir命令展示 8.typ命令展示： 圖：typ命令展示 9.ren命令展示： 圖：ren命令展示 10.wrt命令展示： 圖：wrt命令展示 說明：此處為了實驗方便，將磁盤大小限定為5，每塊磁盤輸入的字符數(shù)限2，輸入的內(nèi)容112233445566778899需要9塊磁盤塊，而磁盤塊為5，根目錄占用一塊，只能輸入4塊大小的內(nèi)容，即11223344，所有文件file只寫入了11223344 。 圖：wrt動態(tài)增長展示 11.mem命令展示： 圖：mem命令展示 12.cls命令展示： 圖：cls命令展示-1 圖：cls命令展示-2 13.cp命令展示： 說明：圖中根目錄（WP：）下創(chuàng)建了目錄a（md a）、目錄b（md b），在a目錄下創(chuàng)建了b目錄(md b)，在b目錄中創(chuàng)建了文件a(echo a)、目錄c(md c)，文件a中輸入1111122222(wrt a 111112222)內(nèi)容代表占了兩塊物理盤塊(程序中Msize模擬大小，設(shè)為5個字符了)，再進(jìn)入目錄c(cd c)，c中先創(chuàng)建目錄f(md f)再創(chuàng)建文件g（與之前創(chuàng)建順序不同說明程序在不同情況下能正常運行），在g中輸入5個3，5個2，5個1(wrt g 333332222211111)代表占用3塊物理盤塊空間，再返回目錄a(cd . cd .)，將目錄a下的目錄b復(fù)制給目錄WP下的目錄c(cp b WP:\c)，再將目錄a中的目錄b刪除（del b證明的確是復(fù)制而非簡單指針指向），進(jìn)入WP下的目錄c查看剛復(fù)制的內(nèi)容(dir)。物理盤塊使用情況中第一個-3為根目錄占用，第二個-3是目錄a，第三個-3是目錄c，接下來的8個-99是目錄a中原目錄b占用的空間（此處證明刪除是可靠的），圖中顯示目錄c中確實成功復(fù)制了目錄b及目錄下的所有內(nèi)容(使用dir命令查看)。 圖：cp命令展示 14.exit命令展示： 圖：exit命令展示 15.綜合展示： 說明：echo a在根目錄（WP:）下創(chuàng)建了文件a，md b在根目錄（WP:）下創(chuàng)建了目錄b，dir顯示根目錄下的所有文件和目錄，wrt a aaaaabbbbbccccc在文件a中輸入了一串內(nèi)容，typ a顯示文件a中的內(nèi)容，cd b進(jìn)入目錄b，md a在目錄b下創(chuàng)建了目錄a，cd a進(jìn)入目錄a，cd .返回目錄b，cd .返回根目錄WP:，ren b newname將目錄b重命名為newname，mem顯示內(nèi)存情況，第一個-3代表根節(jié)點占用，第二個3代表文件a占用且下一塊盤塊下標(biāo)為3，第三個-3代表目錄b占用，之后的4代表被文件a占用且的下一塊盤塊的尋找下標(biāo)為4，下一個-3代表文件a的末盤塊，下一個-3代表目錄b內(nèi)的目錄a占用，del a在根目錄WP:下刪除文件a，mem查看物理盤塊實驗情況，圖中顯示原文件a占用的內(nèi)存空間已經(jīng)變?yōu)?99，代表成功刪除a并釋放磁盤空間（-99代表磁盤空間空閑可用），dir顯示根目錄WP：下所有文件和目錄，顯示只有newname，則證明重命名和刪除操作是成功的。 圖：綜合展示 七、心得體會和調(diào)試中遇到的問題及解決辦法 編寫調(diào)試過程中遇到許多問題，一類是指針指向空還繼續(xù)操作造成程序停止運行，經(jīng)檢查后修改正確，一類是邏輯上出現(xiàn)錯誤導(dǎo)致級聯(lián)刪除或者目錄復(fù)制出錯，經(jīng)改正后成功實現(xiàn)。 主要的難點在于兄弟結(jié)點和子結(jié)點的處理，所以再程序中引入了isBro這個標(biāo)志位來判斷是否是兄弟結(jié)點即與父節(jié)點是否在同級目錄，若不在同級目錄則父節(jié)點為真父節(jié)點（是指向本目錄而非本目錄中上個文件）。還有一個難點是在進(jìn)行遞歸調(diào)用刪除或復(fù)制目錄時發(fā)現(xiàn)處理目錄和目錄下的內(nèi)容不太合適放在同一個遞歸程序中，所以單獨寫了兩個函數(shù)處理目錄的復(fù)制或刪除，然后對應(yīng)兩個遞歸程序處理目錄下的所有內(nèi)容。 實驗總結(jié)及有待改進(jìn)的問題。 因為時間比較緊張，在幾門考試中抽空寫了這個小程序，所以并沒有實現(xiàn)存盤，另因為對輸入命令字符串的處理上有點瑕疵，所有在寫文件內(nèi)容中只能寫入連續(xù)的字符串（中間不能插入空格），否則會被判定為命令輸入錯誤，并且只實現(xiàn)了文件的寫入，不能修改或插入，有待改進(jìn)。沒有實現(xiàn)目錄樹的展示，只能顯示目錄下所有文件，有待改進(jìn)。但相信時間再充裕一些這些小問題都能很好地解決。 八、源代碼 在壓縮包內(nèi)“源代碼”文件夾內(nèi)。