用C语言程序实现一个简单文件系统

好的，以下是一个简单的文件系统的C语言实现：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define BLOCK_SIZE 512
#define NUM_BLOCKS 4096
#define NUM_INODES 128
#define MAX_FILENAME_LENGTH 16

typedef struct {
    int block_number;
    int size;
} inode;

typedef struct {
    char name[MAX_FILENAME_LENGTH];
    int inode_number;
} directory_entry;

// 文件系统的全局变量
char blocks[NUM_BLOCKS][BLOCK_SIZE];
inode inodes[NUM_INODES];
directory_entry directory[NUM_INODES];
int num_free_blocks = NUM_BLOCKS;
int num_free_inodes = NUM_INODES;

// 初始化文件系统
void init_filesystem() {
    int i;
    // 初始化inode数组
    for (i = 0; i < NUM_INODES; i++) {
        inodes[i].block_number = -1;
        inodes[i].size = 0;
    }
    // 初始化目录项数组
    for (i = 0; i < NUM_INODES; i++) {
        memset(directory[i].name, 0, MAX_FILENAME_LENGTH);
        directory[i].inode_number = -1;
    }
}

// 从文件系统中分配一个空闲块
int allocate_block() {
    if (num_free_blocks == 0) {
        return -1;
    }
    int i;
    for (i = 0; i < NUM_BLOCKS; i++) {
        if (blocks[i][0] == '\0') {
            num_free_blocks--;
            return i;
        }
    }
}

// 从文件系统中分配一个空闲inode
int allocate_inode() {
    if (num_free_inodes == 0) {
        return -1;
    }
    int i;
    for (i = 0; i < NUM_INODES; i++) {
        if (inodes[i].block_number == -1) {
            num_free_inodes--;
            return i;
        }
    }
}

// 在文件系统中创建一个新文件
int create_file(char *filename) {
    int inode_number = allocate_inode();
    if (inode_number == -1) {
        return -1;
    }
    int block_number = allocate_block();
    if (block_number == -1) {
        return -1;
    }
    inodes[inode_number].block_number = block_number;
    inodes[inode_number].size = 0;
    strcpy(directory[inode_number].name, filename);
    directory[inode_number].inode_number = inode_number;
    return inode_number;
}

// 从文件系统中读取一个文件
int read_file(char *filename, char *buf, int size) {
    int i;
    for (i = 0; i < NUM_INODES; i++) {
        if (strcmp(directory[i].name, filename) == 0) {
            int block_number = inodes[directory[i].inode_number].block_number;
            int file_size = inodes[directory[i].inode_number].size;
            if (size < file_size) {
                return -1;
            }
            memcpy(buf, blocks[block_number], file_size);
            return file_size;
        }
    }
    return -1;
}

// 向文件系统中写入一个文件
int write_file(char *filename, char *buf, int size) {
    int i;
    for (i = 0; i < NUM_INODES; i++) {
        if (strcmp(directory[i].name, filename) == 0) {
            int block_number = inodes[directory[i].inode_number].block_number;
            memcpy(blocks[block_number], buf, size);
            inodes[directory[i].inode_number].size = size;
            return 0;
        }
    }
    return -1;
}

int main() {
    init_filesystem();
    int file1 = create_file("file1.txt");
    int file2 = create_file("file2.txt");
    char buf[1024];
    memset(buf, 0, 1024);
    strcpy(buf, "Hello, world!");
    write_file("file1.txt", buf, strlen(buf));
    memset(buf, 0, 1024);
    read_file("file1.txt", buf, strlen("Hello, world!"));
    printf("%s\n", buf);
    return 0;
}

以上实现了一个简单的文件系统，其中有以下几个函数：

- `allocate_block()`：从文件系统中分配一个空闲块。
- `allocate_inode()`：从文件系统中分配一个空闲inode。
- `create_file()`：在文件系统中创建一个新文件。
- `read_file()`：从文件系统中读取一个文件。
- `write_file()`：向文件系统中写入一个文件。

文件系统使用了三个数组来维护文件和目录：

- `blocks`：表示文件系统中的所有块。
- `inodes`：表示文件系统中的所有inode。
- `directory`：表示文件系统中的所有目录项。

在初始化文件系统时，我们将inode数组初始化为-1，表示所有inode都是空闲的，将目录项数组初始化为空。

在创建文件时，我们首先分配一个空闲inode和一个空闲块，并将inode的块号设置为该块的号码。然后将文件名添加到目录项数组中，并将inode号码设置为该文件的inode号码。

在读取文件时，我们首先遍历目录项数组，找到与指定文件名匹配的目录项。然后从该inode的块中读取数据，并将其复制到缓冲区中。

在写入文件时，我们首先遍历目录项数组，找到与指定文件名匹配的目录项。然后将数据复制到该inode的块中，并更新inode的大小。

上面的示例实现了创建两个文件并向其中一个文件中写入一些数据，然后从该文件中读取并打印数据。这是一个非常基本的文件系统实现，可以根据需要进行修改和扩展。