C语言实现简单文件系统模拟器

本文介绍如何使用C语言模拟一个简单的文件系统，包含添加、删除目录和文件，以及打印文件系统状态等功能。

文件系统结构

该文件系统由三种结构体组成：

1. File (文件)

#define MAX_FILENAME_LENGTH 100

typedef struct {
    char name[MAX_FILENAME_LENGTH];
    int size;
} File;

• name: 文件名，最大长度为 MAX_FILENAME_LENGTH。
• size: 文件大小。

2. Directory (目录)

#define MAX_FILE_COUNT 100

typedef struct {
    char name[MAX_FILENAME_LENGTH];
    int file_count;
    File files[MAX_FILE_COUNT];
} Directory;

• name: 目录名，最大长度为 MAX_FILENAME_LENGTH。
• file_count: 目录包含的文件数量。
• files: 文件列表，存储目录下的文件信息，最大文件数为 MAX_FILE_COUNT。

3. FileSystem (文件系统)

#define MAX_DIR_COUNT 100

typedef struct {
    int dir_count;
    Directory dirs[MAX_DIR_COUNT];
} FileSystem;

• dir_count: 文件系统中目录的数量。
• dirs: 目录列表，存储文件系统中的所有目录，最大目录数为 MAX_DIR_COUNT。

函数实现

以下是文件系统模拟器的一些核心函数：

1. 打印函数

#include <stdio.h>

void print_file(File file) {
    printf('%s (%d bytes)
', file.name, file.size);
}

void print_directory(Directory dir) {
    printf('%s:
', dir.name);
    for (int i = 0; i < dir.file_count; i++) {
        printf('  ');
        print_file(dir.files[i]);
    }
}

void print_filesystem(FileSystem fs) {
    for (int i = 0; i < fs.dir_count; i++) {
        print_directory(fs.dirs[i]);
    }
}

• print_file: 打印单个文件的信息，包括文件名和大小。
• print_directory: 打印单个目录的信息，包括目录名和目录下所有文件的信息。
• print_filesystem: 打印整个文件系统的信息，包括所有目录和文件的信息。

2. 查找函数

#include <string.h>

int find_directory(FileSystem fs, char* name) {
    for (int i = 0; i < fs.dir_count; i++) {
        if (strcmp(fs.dirs[i].name, name) == 0) {
            return i;
        }
    }
    return -1;
}

int find_file(Directory dir, char* name) {
    for (int i = 0; i < dir.file_count; i++) {
        if (strcmp(dir.files[i].name, name) == 0) {
            return i;
        }
    }
    return -1;
}

• find_directory: 在文件系统中查找指定名称的目录，返回目录索引，如果未找到则返回-1。
• find_file: 在指定目录中查找指定名称的文件，返回文件索引，如果未找到则返回-1。

3. 添加函数

void add_directory(FileSystem* fs, char* name) {
    if (fs->dir_count >= MAX_DIR_COUNT) {
        printf('Error: Maximum directory count reached.
');
        return;
    }
    int index = find_directory(*fs, name);
    if (index != -1) {
        printf('Error: Directory already exists.
');
        return;
    }
    Directory dir;
    strcpy(dir.name, name);
    dir.file_count = 0;
    fs->dirs[fs->dir_count] = dir;
    fs->dir_count++;
}

void add_file(FileSystem* fs, char* dir_name, char* name, int size) {
    int dir_index = find_directory(*fs, dir_name);
    if (dir_index == -1) {
        printf('Error: Directory not found.
');
        return;
    }
    Directory* dir = &fs->dirs[dir_index];
    if (dir->file_count >= MAX_FILE_COUNT) {
        printf('Error: Maximum file count reached.
');
        return;
    }
    int index = find_file(*dir, name);
    if (index != -1) {
        printf('Error: File already exists.
');
        return;
    }
    File file;
    strcpy(file.name, name);
    file.size = size;
    dir->files[dir->file_count] = file;
    dir->file_count++;
}

• add_directory: 向文件系统中添加一个新的目录。
• add_file: 向指定目录中添加一个新的文件。

4. 删除函数

void remove_directory(FileSystem* fs, char* name) {
    int index = find_directory(*fs, name);
    if (index == -1) {
        printf('Error: Directory not found.
');
        return;
    }
    for (int i = index; i < fs->dir_count - 1; i++) {
        fs->dirs[i] = fs->dirs[i + 1];
    }
    fs->dir_count--;
}

void remove_file(FileSystem* fs, char* dir_name, char* name) {
    int dir_index = find_directory(*fs, dir_name);
    if (dir_index == -1) {
        printf('Error: Directory not found.
');
        return;
    }
    Directory* dir = &fs->dirs[dir_index];
    int index = find_file(*dir, name);
    if (index == -1) {
        printf('Error: File not found.
');
        return;
    }
    for (int i = index; i < dir->file_count - 1; i++) {
        dir->files[i] = dir->files[i + 1];
    }
    dir->file_count--;
}

• remove_directory: 从文件系统中删除指定名称的目录。
• remove_file: 从指定目录中删除指定名称的文件。

示例代码

int main() {
    FileSystem fs;
    fs.dir_count = 0;

    add_directory(&fs, 'Documents');
    add_directory(&fs, 'Pictures');
    add_directory(&fs, 'Music');

    add_file(&fs, 'Documents', 'report.txt', 1024);
    add_file(&fs, 'Pictures', 'vacation.jpg', 2048);
    add_file(&fs, 'Music', 'song.mp3', 4096);

    printf('Initial filesystem:
');
    print_filesystem(fs);

    remove_file(&fs, 'Pictures', 'vacation.jpg');

    printf('
Filesystem after removing vacation.jpg:
');
    print_filesystem(fs);

    remove_directory(&fs, 'Music');

    printf('
Filesystem after removing Music directory:
');
    print_filesystem(fs);

    return 0;
}

总结

本文介绍了一个简单的文件系统模拟器的实现方法，包括文件系统结构、核心函数以及示例代码。

该模拟器可以帮助您了解文件系统的基本概念，例如文件和目录的组织方式、文件操作和目录操作等。您可以根据自己的需要对该模拟器进行扩展，例如添加更多功能、优化性能等。