用C语言实现一个文件系统,包括实现文件的建立、打开、删除、关闭、复制、读、写、查询等功能,并用C语言写出完整的代码

时间: 2023-10-20 14:06:45 浏览: 157
实现一个完整的文件系统需要涉及到很多底层的操作,包括磁盘管理、文件分配表、文件目录、文件读写等。这里给出一个简单的示例代码,供参考。 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define BLOCK_SIZE 1024 // 块大小 #define MAX_FILENAME_LEN 255 // 文件名最大长度 #define MAX_FILE_NUM 1024 // 最大文件数量 #define MAX_OPEN_FILE_NUM 16 // 最大同时打开文件数量 #define MAX_FILE_SIZE (1024*1024) // 最大文件大小 #define FILE_SYSTEM_SIZE (100*1024*1024) // 文件系统大小 typedef struct { int block_num; // 所占块数 char file_name[MAX_FILENAME_LEN]; // 文件名 int start_block; // 起始块号 int read_ptr; // 读指针 int write_ptr; // 写指针 } file_entry; typedef struct { int block_num; // 所占块数 int next_block; // 下一个块号 } block_info; typedef struct { file_entry entry[MAX_FILE_NUM]; // 文件目录 int open_flag[MAX_FILE_NUM]; // 打开标志 char *buffer[MAX_OPEN_FILE_NUM]; // 文件缓存 } file_system; static char disk[FILE_SYSTEM_SIZE]; // 文件系统磁盘 static file_system fs; // 文件系统 // 初始化文件系统 void init_file_system() { memset(disk, 0, FILE_SYSTEM_SIZE); memset(fs.entry, 0, sizeof(fs.entry)); memset(fs.open_flag, 0, sizeof(fs.open_flag)); memset(fs.buffer, 0, sizeof(fs.buffer)); } // 申请一个空闲块 int alloc_block() { static int next_block = 0; if (next_block + 1 >= FILE_SYSTEM_SIZE / BLOCK_SIZE) { return -1; } next_block++; return next_block; } // 释放一个块 void free_block(int block_num) { block_info *block = (block_info*)(disk + block_num * BLOCK_SIZE); block->next_block = 0; } // 查找文件目录项 int find_file_entry(const char *file_name) { for (int i = 0; i < MAX_FILE_NUM; i++) { if (strcmp(fs.entry[i].file_name, file_name) == 0) { return i; } } return -1; } // 打开文件 int open_file(const char *file_name) { int index = find_file_entry(file_name); if (index < 0) { return -1; } for (int i = 0; i < MAX_OPEN_FILE_NUM; i++) { if (fs.open_flag[index] == 0) { fs.open_flag[index] = 1; fs.buffer[i] = disk + fs.entry[index].start_block * BLOCK_SIZE; return i; } } return -2; } // 关闭文件 void close_file(int fd) { for (int i = 0; i < MAX_FILE_NUM; i++) { if (fs.open_flag[i] == 1 && fs.buffer[fd] == disk + fs.entry[i].start_block * BLOCK_SIZE) { fs.open_flag[i] = 0; fs.buffer[fd] = NULL; return; } } } // 创建文件 int create_file(const char *file_name) { int index = find_file_entry(file_name); if (index >= 0) { return -1; } for (int i = 0; i < MAX_FILE_NUM; i++) { if (fs.entry[i].file_name[0] == '\0') { int block = alloc_block(); if (block < 0) { return -2; } fs.entry[i].block_num = 1; strcpy(fs.entry[i].file_name, file_name); fs.entry[i].start_block = block; fs.entry[i].read_ptr = 0; fs.entry[i].write_ptr = 0; block_info *block_info = (block_info*)(disk + block * BLOCK_SIZE); block_info->next_block = 0; return 0; } } return -3; } // 删除文件 int delete_file(const char *file_name) { int index = find_file_entry(file_name); if (index < 0) { return -1; } for (int i = 0; i < MAX_OPEN_FILE_NUM; i++) { if (fs.buffer[i] == disk + fs.entry[index].start_block * BLOCK_SIZE) { fs.open_flag[index] = 0; fs.buffer[i] = NULL; } } int block_num = fs.entry[index].block_num; int next_block = fs.entry[index].start_block; for (int i = 0; i < block_num; i++) { block_info *block_info = (block_info*)(disk + next_block * BLOCK_SIZE); next_block = block_info->next_block; free_block(next_block); } fs.entry[index].file_name[0] = '\0'; return 0; } // 复制文件 int copy_file(const char *src_file_name, const char *dst_file_name) { int src_index = find_file_entry(src_file_name); if (src_index < 0) { return -1; } int dst_index = find_file_entry(dst_file_name); if (dst_index >= 0) { return -2; } for (int i = 0; i < MAX_FILE_NUM; i++) { if (fs.entry[i].file_name[0] == '\0') { int src_block = fs.entry[src_index].start_block; int dst_block = alloc_block(); if (dst_block < 0) { return -3; } fs.entry[i].block_num = fs.entry[src_index].block_num; strcpy(fs.entry[i].file_name, dst_file_name); fs.entry[i].start_block = dst_block; fs.entry[i].read_ptr = 0; fs.entry[i].write_ptr = 0; block_info *src_block_info = (block_info*)(disk + src_block * BLOCK_SIZE); block_info *dst_block_info = (block_info*)(disk + dst_block * BLOCK_SIZE); dst_block_info->next_block = 0; while (src_block_info->next_block != 0) { src_block = src_block_info->next_block; dst_block_info->next_block = alloc_block(); dst_block_info = (block_info*)(disk + dst_block_info->next_block * BLOCK_SIZE); src_block_info = (block_info*)(disk + src_block * BLOCK_SIZE); memcpy(disk + dst_block_info->next_block * BLOCK_SIZE, disk + src_block * BLOCK_SIZE, BLOCK_SIZE); } return 0; } } return -4; } // 读文件 int read_file(int fd, void *buf, int size) { if (fd < 0 || fd >= MAX_OPEN_FILE_NUM || fs.buffer[fd] == NULL) { return -1; } int file_index = -1; for (int i = 0; i < MAX_FILE_NUM; i++) { if (fs.buffer[fd] == disk + fs.entry[i].start_block * BLOCK_SIZE) { file_index = i; break; } } if (file_index < 0) { return -2; } int read_size = 0; int block_size = fs.entry[file_index].block_num * BLOCK_SIZE; int read_ptr = fs.entry[file_index].read_ptr; while (size > 0 && read_ptr < block_size) { int read_block = read_ptr / BLOCK_SIZE; int read_offset = read_ptr % BLOCK_SIZE; int read_len = BLOCK_SIZE - read_offset; if (read_len > size) { read_len = size; } memcpy(buf, fs.buffer[fd] + read_block * BLOCK_SIZE + read_offset, read_len); buf += read_len; size -= read_len; read_size += read_len; read_ptr += read_len; } fs.entry[file_index].read_ptr = read_ptr; return read_size; } // 写文件 int write_file(int fd, const void *buf, int size) { if (fd < 0 || fd >= MAX_OPEN_FILE_NUM || fs.buffer[fd] == NULL) { return -1; } int file_index = -1; for (int i = 0; i < MAX_FILE_NUM; i++) { if (fs.buffer[fd] == disk + fs.entry[i].start_block * BLOCK_SIZE) { file_index = i; break; } } if (file_index < 0) { return -2; } int write_size = 0; int block_size = fs.entry[file_index].block_num * BLOCK_SIZE; int write_ptr = fs.entry[file_index].write_ptr; while (size > 0 && write_ptr < block_size) { int write_block = write_ptr / BLOCK_SIZE; int write_offset = write_ptr % BLOCK_SIZE; int write_len = BLOCK_SIZE - write_offset; if (write_len > size) { write_len = size; } memcpy(fs.buffer[fd] + write_block * BLOCK_SIZE + write_offset, buf, write_len); buf += write_len; size -= write_len; write_size += write_len; write_ptr += write_len; } if (write_ptr > block_size) { fs.entry[file_index].block_num++; int block = alloc_block(); if (block < 0) { return -3; } block_info *block_info = (block_info*)(disk + (write_block) * BLOCK_SIZE); block_info->next_block = block; block_info = (block_info*)(disk + block * BLOCK_SIZE); block_info->next_block = 0; fs.entry[file_index].write_ptr = 0; fs.buffer[fd] = disk + block * BLOCK_SIZE; } else { fs.entry[file_index].write_ptr = write_ptr; } return write_size; } // 查询文件信息 int stat_file(const char *file_name, int *size) { int index = find_file_entry(file_name); if (index < 0) { return -1; } *size = fs.entry[index].block_num * BLOCK_SIZE; return 0; } int main() { init_file_system(); // 创建文件 create_file("test.txt"); // 打开文件 int fd = open_file("test.txt"); if (fd < 0) { printf("open file failed\n"); return -1; } // 写文件 char *buf = "hello world"; int len = strlen(buf); int ret = write_file(fd, buf, len); if (ret != len) { printf("write file failed\n"); return -1; } // 读文件 char read_buf[1024]; ret = read_file(fd, read_buf, len); if (ret != len) { printf("read file failed\n"); return -1; } read_buf[len] = '\0'; printf("%s\n", read_buf); // 查询文件信息 int size; ret = stat_file("test.txt", &size); if (ret != 0) { printf("stat file failed\n"); return -1; } printf("file size: %d\n", size); // 关闭文件 close_file(fd); // 删除文件 ret = delete_file("test.txt"); if (ret != 0) { printf("delete file failed\n"); return -1; } return 0; } ``` 该文件系统实现了文件的建立、打开、删除、关闭、复制、读、写、查询等功能。但是这个文件系统还有很多缺陷和不足之处,如没有考虑并发访问、文件系统大小限制、文件名长度限制等问题。实际使用中需要根据实际需求进行改进、优化。

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