用C语言编写一个简单的文件系统，要求实现以下功能： 文件创建 文件解密 文件显示 文件列目录 文件删除 文件加密 文件合并 文件查询 文件复制 文件重命名

为了实现一个简单的文件系统，需要考虑以下几个方面：

1. 文件系统的结构
2. 文件的存储方式
3. 文件的读写操作
4. 文件的管理操作

下面是一个简单的文件系统的实现，实现了上述要求的功能。

1. 文件系统的结构

为了实现一个简单的文件系统，我们可以使用一个类似于 FAT 文件系统的结构。使用一个文件系统控制块（File System Control Block，简称 FSCB）来存储整个文件系统的信息，包括文件系统的大小、空闲块的链表、以及文件的目录等信息。

文件系统中的每个文件可以使用一个文件控制块（File Control Block，简称 FCB）来描述，包括文件名、文件大小、文件的起始块号等信息。

2. 文件的存储方式

在文件系统中，我们可以将文件分成若干个大小相等的块来存储，每个块的大小可以根据具体情况来设置。在本例中，我们将每个块的大小设置为 512 字节。

为了方便起见，我们使用了一个简单的数据结构来描述文件系统中的块，包括块号、块的大小、块的内容等信息。

3. 文件的读写操作

在文件系统中，我们可以使用文件的起始块号和文件的大小来定位文件在磁盘中的位置，然后读取或写入文件的内容。

4. 文件的管理操作

在文件系统中，我们可以实现以下的文件管理操作：

- 文件创建：在文件系统中创建一个新文件，并分配空间存储其内容。
- 文件解密：对加密的文件进行解密，使其可读。
- 文件显示：将文件的内容显示在屏幕上。
- 文件列目录：列出文件系统中的所有文件。
- 文件删除：删除文件，并释放其占用的空间。
- 文件加密：对文件进行加密，使其不可读。
- 文件合并：将多个文件合并成一个文件。
- 文件查询：查询文件是否存在，并返回文件的信息。
- 文件复制：复制一个文件到另一个位置。
- 文件重命名：将文件重命名为一个新的名称。

下面是一个简单的 C 语言程序，实现了上述的文件系统功能。该程序中使用了一个文件系统控制块（fs）来描述整个文件系统，以及一个文件控制块（fcb）来描述每个文件。文件系统中的每个块使用一个结构体（block）来描述，包括块号、块的大小以及块的内容等信息。

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

#define BLOCK_SIZE 512 // 块的大小
#define MAX_FILENAME_LENGTH 64 // 文件名的最大长度
#define MAX_FILE_COUNT 1024 // 最大文件数
#define MAX_BLOCK_COUNT 1024 // 最大块数

// 文件控制块
typedef struct {
    char name[MAX_FILENAME_LENGTH]; // 文件名
    int size; // 文件大小
    int start_block; // 文件起始块号
    int is_encrypted; // 是否加密
} fcb;

// 块
typedef struct {
    int block_no; // 块号
    int size; // 块大小
    char data[BLOCK_SIZE]; // 块内容
} block;

// 文件系统控制块
typedef struct {
    int block_count; // 块数
    int free_block; // 空闲块链表头
    int file_count; // 文件数
    fcb files[MAX_FILE_COUNT]; // 文件目录
    block blocks[MAX_BLOCK_COUNT]; // 块
} fs;

// 初始化文件系统
void init_file_system(fs* fs) {
    fs->block_count = MAX_BLOCK_COUNT;
    fs->free_block = 0;
    fs->file_count = 0;
    memset(fs->files, 0, sizeof(fs->files));
    memset(fs->blocks, 0, sizeof(fs->blocks));
    for (int i = 0; i < MAX_BLOCK_COUNT - 1; i++) {
        fs->blocks[i].block_no = i;
        fs->blocks[i].size = BLOCK_SIZE;
        fs->blocks[i].data[0] = '\0';
        fs->blocks[i].data[1] = i + 1;
    }
    fs->blocks[MAX_BLOCK_COUNT - 1].block_no = MAX_BLOCK_COUNT - 1;
    fs->blocks[MAX_BLOCK_COUNT - 1].size = BLOCK_SIZE;
    fs->blocks[MAX_BLOCK_COUNT - 1].data[0] = '\0';
    fs->blocks[MAX_BLOCK_COUNT - 1].data[1] = -1;
}

// 在文件系统中查找一个空闲块
int find_free_block(fs* fs) {
    if (fs->free_block < 0) {
        return -1;
    }
    int block_no = fs->free_block;
    fs->free_block = fs->blocks[block_no].data[1];
    return block_no;
}

// 将一个块设置为空闲块
void free_block(fs* fs, int block_no) {
    fs->blocks[block_no].data[1] = fs->free_block;
    fs->free_block = block_no;
}

// 在文件系统中查找一个文件
int find_file(fs* fs, const char* name) {
    for (int i = 0; i < fs->file_count; i++) {
        if (strcmp(fs->files[i].name, name) == 0) {
            return i;
        }
    }
    return -1;
}

// 创建文件
void create_file(fs* fs, const char* name, int size) {
    if (fs->file_count >= MAX_FILE_COUNT) {
        printf("File system is full!\n");
        return;
    }
    if (size <= 0) {
        printf("Invalid file size!\n");
        return;
    }
    if (find_file(fs, name) >= 0) {
        printf("File already exists!\n");
        return;
    }
    int block_count = (size + BLOCK_SIZE - 1) / BLOCK_SIZE;
    int start_block = find_free_block(fs);
    if (start_block < 0) {
        printf("No free blocks!\n");
        return;
    }
    fs->files[fs->file_count].size = size;
    fs->files[fs->file_count].start_block = start_block;
    fs->files[fs->file_count].is_encrypted = 0;
    strncpy(fs->files[fs->file_count].name, name, MAX_FILENAME_LENGTH - 1);
    fs->files[fs->file_count].name[MAX_FILENAME_LENGTH - 1] = '\0';
    fs->file_count++;
    for (int i = 0; i < block_count; i++) {
        int block_no = find_free_block(fs);
        if (block_no < 0) {
            printf("No free blocks!\n");
            return;
        }
        fs->blocks[start_block + i].data[1] = block_no;
    }
}

// 解密文件
void decrypt_file(fs* fs, const char* name) {
    int index = find_file(fs, name);
    if (index < 0) {
        printf("File not found!\n");
        return;
    }
    if (!fs->files[index].is_encrypted) {
        printf("File is not encrypted!\n");
        return;
    }
    int block_count = (fs->files[index].size + BLOCK_SIZE - 1) / BLOCK_SIZE;
    int block_no = fs->files[index].start_block;
    for (int i = 0; i < block_count; i++) {
        for (int j = 0; j < BLOCK_SIZE; j++) {
            fs->blocks[block_no + i].data[j] ^= 0xff; // 异或操作来解密
        }
    }
    fs->files[index].is_encrypted = 0;
}

// 显示文件
void show_file(fs* fs, const char* name) {
    int index = find_file(fs, name);
    if (index < 0) {
        printf("File not found!\n");
        return;
    }
    int block_count = (fs->files[index].size + BLOCK_SIZE - 1) / BLOCK_SIZE;
    int block_no = fs->files[index].start_block;
    for (int i = 0; i < block_count; i++) {
        printf("%s", fs->blocks[block_no + i].data);
    }
}

// 列出文件系统中的所有文件
void list_files(fs* fs) {
    printf("Name\tSize\tStart Block\n");
    for (int i = 0; i < fs->file_count; i++) {
        printf("%s\t%d\t%d\n", fs->files[i].name, fs->files[i].size, fs->files[i].start_block);
    }
}

// 删除文件
void delete_file(fs* fs, const char* name) {
    int index = find_file(fs, name);
    if (index < 0) {
        printf("File not found!\n");
        return;
    }
    int block_count = (fs->files[index].size + BLOCK_SIZE - 1) / BLOCK_SIZE;
    int block_no = fs->files[index].start_block;
    for (int i = 0; i < block_count; i++) {
        free_block(fs, block_no + i);
    }
    for (int i = index; i < fs->file_count - 1; i++) {
        fs->files[i] = fs->files[i + 1];
    }
    fs->file_count--;
}

// 加密文件
void encrypt_file(fs* fs, const char* name) {
    int index = find_file(fs, name);
    if (index < 0) {
        printf("File not found!\n");
        return;
    }
    if (fs->files[index].is_encrypted) {
        printf("File is already encrypted!\n");
        return;
    }
    int block_count = (fs->files[index].size + BLOCK_SIZE - 1) / BLOCK_SIZE;
    int block_no = fs->files[index].start_block;
    for (int i = 0; i < block_count; i++) {
        for (int j = 0; j < BLOCK_SIZE; j++) {
            fs->blocks[block_no + i].data[j] ^= 0xff; // 异或操作来加密
        }
    }
    fs->files[index].is_encrypted = 1;
}

// 合并文件
void merge_files(fs* fs, const char* name, const char* name1, const char* name2) {
    int index1 = find_file(fs, name1);
    if (index1 < 0) {
        printf("File not found!\n");
        return;
    }
    int index2 = find_file(fs, name2);
    if (index2 < 0) {
        printf("File not found!\n");
        return;
    }
    int size = fs->files[index1].size + fs->files[index2].size;
    create_file(fs, name, size);
    int block_count = (fs->files[index1].size + BLOCK_SIZE - 1) / BLOCK_SIZE;
    int block_no = fs->files[index1].start_block;
    for (int i = 0; i < block_count; i++) {
        int block_no1 = find_free_block(fs);
        if (block_no1 < 0) {
            printf("No free blocks!\n");
            return;
        }
        memcpy(fs->blocks[block_no1].data, fs->blocks[block_no + i].data, BLOCK_SIZE);
        int block_no2 = find_free_block(fs);
        if (block_no2 < 0) {
            printf("No free blocks!\n");
            return;
        }
        fs->blocks[block_no1].data[1] = block_no2;
        block_no = block_no2;
    }
    block_count = (fs->files[index2].size + BLOCK_SIZE - 1) / BLOCK_SIZE;
    block_no = fs->files[index2].start_block;
    for (int i = 0; i < block_count; i++) {
        int block_no1 = find_free_block(fs);
        if (block_no1 < 0) {
            printf("No free blocks!\n");
            return;
        }
        memcpy(fs->blocks[block_no1].data, fs->blocks[block_no + i].data, BLOCK_SIZE);
        int block_no2 = find_free_block(fs);
        if (block_no2 < 0) {
            printf("No free blocks!\n");
            return;
        }
        fs->blocks[block_no1].data[1] = block_no2;
        block_no = block_no2;
    }
    delete_file(fs, name1);
    delete_file(fs, name2);
}

// 查询文件
void query_file(fs* fs, const char* name) {
    int index = find_file(fs, name);
    if (index < 0) {
        printf("File not found!\n");
        return;
    }
    printf("Name: %s\nSize: %d\nStart Block: %d\nEncrypted: %s\n", fs->files[index].name, fs->files[index].size, fs->files[index].start_block, fs->files[index].is_encrypted ? "yes" : "no");
}

// 复制文件
void copy_file(fs* fs, const char* name, const char* new_name) {
    int index = find_file(fs, name);
    if (index < 0) {
        printf("File not found!\n");
        return;
    }
    create_file(fs, new_name, fs->files[index].size);
    int block_count = (fs->files[index].size + BLOCK_SIZE - 1) / BLOCK_SIZE;
    int block_no = fs->files[index].start_block;
    for (int i = 0; i < block_count; i++) {
        int block_no1 = find_free_block(fs);
        if (block_no1 < 0) {
            printf("No free blocks!\n");
            return;
        }
        memcpy(fs->blocks[block_no1].data, fs->blocks[block_no + i].data, BLOCK_SIZE);
        int block_no2 = find_free_block(fs);
        if (block_no2 < 0) {
            printf("No free blocks!\n");
            return;
        }
        fs->blocks[block_no1].data[1] = block_no2;
        block_no = block_no2;
    }
}

// 重命名文件
void rename_file(fs* fs, const char* name, const char* new_name) {
    int index = find_file(fs, name);
    if (index < 0) {
        printf("File not found!\n");
        return;
    }
    if (find_file(fs, new_name) >= 0) {
        printf("File already exists!\n");
        return;
    }
    strncpy(fs->files[index].name, new_name, MAX_FILENAME_LENGTH - 1);
    fs->files[index].name[MAX_FILENAME_LENGTH - 1] = '\0';
}

int main() {
    fs fs;
    init_file_system(&fs);
    create_file(&fs, "file1", 1024);
    encrypt_file(&fs, "file1");
    show_file(&fs, "file1");
    decrypt_file(&fs, "file1");
    show_file(&fs, "file1");
    list_files(&fs);
    delete_file(&fs, "file1");
    create_file(&fs, "file2", 1024);
    create_file(&fs, "file3", 2048);
    merge_files(&fs, "file4", "file2", "file3");
    query_file(&fs, "file4");
    copy_file(&fs, "file4", "file5");
    rename_file(&fs, "file4", "file6");
    list_files(&fs);
    return 0;
}