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[Readme.md](uploads/0bc768dbb7fc0582616552f906240a99/Readme.md) |
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## 头文件
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\ No newline at end of file |
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```c
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#include <stdio.h>
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#include <unistd.h>
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#include <fcntl.h>
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#include <stdint.h>
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#include <stdbool.h>
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#include <string.h>
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```
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这些是标准C库头文件，提供文件I/O、数据类型、布尔值和字符串操作的功能。
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## 类型定义
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typedef uint32_t fat_entry_t;
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这里定义了一个名为**fat_entry_t** 的32位无符号整数类型别名，表示FAT表中的条目。
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#define SECTOR_SIZE 512
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这里定义了一个名为**SECTOR_SIZE**的宏，来表示每个扇区的大小为512字节。
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## 结构体
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struct fat32_dbr {
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uint16_t bytes_per_sector; // 每个扇区的字节数
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uint8_t sectors_per_cluster; // 每个簇的扇区数
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uint16_t reserved_sector_count; // 保留扇区数
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uint8_t fat_count; // FAT 表数量
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uint16_t root_dir_entry_count; // 根目录项数
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uint32_t total_sectors; // 总扇区数
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uint8_t media_descriptor; // 媒体描述符
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uint16_t sectors_per_fat; // 每个 FAT 表的扇区数
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char volume_label[12]; // 卷标，最多11个字符，加一个结束符'\0'
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char file_system_type[9]; // 文件系统类型，最多8个字符，加一个结束符'\0'
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// 其他 DBR 字段...
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};
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这个结构体定义了一个 FAT32 文件系统的 DBR（DOS Boot Record）结构，包含了各种与文件系统相关的信息，比如每个扇区的字节数、每个簇的扇区数、保留扇区数、FAT 表数量等。
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struct fat32_dir_entry {
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char filename[11]; // 文件名
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uint8_t attributes; // 属性
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uint8_t reserved; // 保留字段
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uint16_t first_cluster_high; // 簇号的高16位
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uint16_t first_cluster_low; // 簇号的低16位
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// 其他字段...
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};
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这个结构体定义了 FAT32 文件系统中的目录项结构，包含了文件名和文件属性等信息。
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## 函数体
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### allocate_cluster()
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fat_entry_t allocate_cluster(int fd, struct fat32_dbr dbr) {
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...函数内容...
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}
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这个函数的作用是在fat32文件系统中分配一个空闲的簇。
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#### 函数参数
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int fd；
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表示文件描述符，用于指定要操作的文件或设备。
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struct fat32_dbr dbr
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表示FAT32文件系统的DBR（DOS Boot Record），包含文件系统的关键参数。
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#### 函数实现
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1. 首先，计算FAT表在磁盘中的偏移量，即fat_offset = dbr.reserved_sector_count * dbr.bytes_per_sector。这里的reserved_sector_count表示保留的扇区数，bytes_per_sector表示每个扇区的字节数。
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2. 然后，使用一个循环遍历FAT表的所有扇区。循环的次数由dbr.sectors_per_fat决定，表示每个FAT表所占用的扇区数量。
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3. 在循环中，计算当前扇区的读取偏移量read_offset，然后使用pread()函数从磁盘中读取FAT表的内容。
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4. 接下来，在一个嵌套的循环中，遍历当前扇区中的所有FAT表项。循环次数由SECTOR_SIZE / sizeof(fat_entry_t)决定，其中SECTOR_SIZE表示扇区的大小，sizeof(fat_entry_t)表示每个FAT表项的大小。
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5. 对于每个FAT表项，检查是否为0。如果是0，表示该簇为空闲簇，可以进行分配。
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6. 如果找到了空闲簇，将其标记为已分配，然后使用pwrite()函数将更新后的FAT表项写回磁盘。
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7. 最后，返回已分配簇的簇号。簇号的计算基于当前扇区的偏移量和循环变量j。
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8. 如果在遍历FAT表的过程中未找到空闲簇，则返回-1，表示分配失败。
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### read_file_content()
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功能：从指定簇号读取文件内容。
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#### 函数参数
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fd: 打开的磁盘设备文件描述符。
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dbr: FAT32 DBR 结构，用于获取文件系统信息。
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cluster_number: 要读取的文件的起始簇号。
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buffer: 存储读取内容的缓冲区。
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size: 要读取的字节数。
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#### 函数实现
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1. 计算偏移量
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2. 读取文件内容：
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使用 pread 函数从打开的磁盘设备文件 (fd) 中读取数据。
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buffer 是用于存储读取数据的缓冲区。
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size 是要读取的字节数。
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pread 函数返回实际读取的字节数，如果返回值不等于 size，则表示读取失败。
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### write_file_content()
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功能：将内容写入到指定簇号对应的文件中。
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#### 函数参数
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fd: 打开的磁盘设备文件描述符。
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dbr: FAT32 DBR 结构，用于获取文件系统信息。
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cluster_number: 要写入的文件的起始簇号。
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content: 要写入的内容。
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size: 要写入的字节数。
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#### 函数实现
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1. 计算偏移量
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2. 写入文件内容：
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使用 pwrite 函数将数据从 content 缓冲区写入到打开的磁盘设备文件 (fd) 中。
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size 是要写入的字节数。
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pwrite 函数返回实际写入的字节数，如果返回值不等于 size，则表示写入失败。
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### is_filename_duplicate()
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功能：在指定目录中检查是否存在重复的文件名。
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#### 函数参数
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fd: 打开的磁盘设备文件描述符。
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dir_offset: 目录的偏移量。
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filename: 要检查的文件名。
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#### 函数实现
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1. 循环遍历目录项：
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函数从指定的 dir_offset 开始，通过循环逐个读取目录项。
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offset 变量从 dir_offset 开始，每次增加 sizeof(dir_entry)，即一个目录项的大小，以移动到下一个目录项的位置。
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2. 读取目录项：
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使用 pread 函数从文件描述符 fd 中读取一个目录项的数据，并将其存储在 dir_entry 结构体中。
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3. 检查读取结果：
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pread 函数返回值 bytes_read 表示实际读取的字节数。
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如果 bytes_read 不等于 sizeof(dir_entry)，则说明可能已经读取完所有的目录项，因此退出循环。
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4. 比较文件名：
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使用 memcmp 函数比较读取到的目录项中的文件名 (dir_entry.filename) 和传入的 filename 是否相等。
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文件名在 dir_entry.filename 中以固定长度为 11 字节存储，因此使用 memcmp 来进行比较。
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5. 发现重复文件名：
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如果 memcmp 返回 0，表示找到了重复的文件名，函数立即返回 true。
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6. 未找到重复文件名：
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如果循环结束时都没有找到相同的文件名，则函数返回 false。
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### create_directory_entry()
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bool create_directory_entry(int fd, off_t dir_offset, const char *filename, uint8_t attributes, fat_entry_t cluster_number) {
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...函数内容...
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}
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这个是创建目录项的函数。
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#### 函数参数
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int fd, off_t dir_offset, const char *filename, uint8_t attributes, fat_entry_t cluster_number
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这是一个函数定义，它接受文件描述符 fd，目录偏移量 dir_offset，要创建的文件名 filename，文件属性 attributes 以及文件所属的簇号 cluster_number 作为参数，并且返回一个布尔值。
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#### 函数实现
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1. 在函数内部，首先创建了一个 fat32_dir_entry 结构体变量 dir_entry，并使用 memset 函数将其内容全部初始化为零。这确保了目录项的初始状态为零，以避免其中包含任何无效或者不确定的数据。
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2. 接下来，使用 strncpy 函数将参数 filename 中的文件名复制到 dir_entry 的 filename 字段中。FAT32文件系统规定文件名长度为11个字符，因此这里只会复制前11个字符。
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3. 然后，将参数 attributes 赋值给 dir_entry 的 attributes 字段，即设置文件的属性。
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4. 接下来是关于簇号的设置。因为FAT32使用32位的簇号，但是目录项中的簇号字段只有16位，所以需要将簇号分为低16位和高16位分别存储。这里通过位操作将 cluster_number 分别赋值给 dir_entry 的 first_cluster_low 和 first_cluster_high 字段。
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5. 最后，使用 pwrite 函数将目录项写入到文件中。pwrite 函数用于将数据写入文件的指定位置，参数依次为文件描述符 fd、要写入的数据的指针 &dir_entry、数据大小 sizeof(dir_entry)、写入的位置 dir_offset。如果写入的字节数不等于目录项的大小，说明写入失败，会输出错误信息并返回 false，否则返回 true。
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### update_filesystem_metadata()
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功能：更新文件系统的元数据，如 FAT 表和根目录项计数。
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#### 函数参数
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fd: 打开的磁盘设备文件描述符。
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dbr: FAT32 DBR 结构，用于获取文件系统信息。
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allocated_cluster: 刚刚分配的簇号。
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#### 函数实现
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1. 更新FAT表中分配的簇号：
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计算出FAT表的起始偏移量 fat_offset，并根据分配的簇号 allocated_cluster 计算出写入位置的偏移量 write_offset。
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将 FAT32 的结束标记 0xFFFFFFFF 写入到 write_offset 处，以标记该簇号已经被分配。
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2. 更新根目录项计数：
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计算出根目录的起始偏移量 root_dir_offset，这里假设根目录是紧接着FAT表后面的。
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使用 pread 读取根目录的第一个目录项（通常占据一个固定大小的空间）到 dir_entry 结构体中。
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3. 增加根目录项计数：
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在 dbr 结构体中增加根目录项计数 dbr.root_dir_entry_count++。
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4. 更新DBR中的根目录项计数：
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使用 pwrite 将更新后的 dbr 结构体写回到文件的开头，以更新文件系统的元数据。
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5. 错误处理：
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如果任何一个 pwrite 或 pread 操作失败，函数会打印相应的错误信息并返回 false。
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6. 返回值：
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如果所有操作顺利完成，函数返回 true，表示文件系统元数据已成功更新。 |
