Работа с файловыми системами операционной системы

Все программы и данные хранятся в долговременной (внешней) памяти компьютера в виде файлов.

Имя файла состоит из 2-х частей, разделенных точкой: собственно имя файла и его расширение, определяющее его тип (программа, данные и т.д.). Имя файлу дает пользователь, тип файла обычно задается программой (см. таблицу 2.1).

В различных ОС существуют различные форматы имен файлов. В операционной системе MS DOC имя файла должно содержать не более 8 букв латинского алфавита, цифр и некоторых специальных знаков, расширение же состоит из 3 букв, например text.txt . В ОС Windows имя файла может иметь длину до 255 символов, причем можно использовать русский алфавит, например: «Конспект Иванова А.В. гр.Р-12д.doc».

Таблица 2.1 — Типы файлов и примеры их расширений

На каждом носителе информации (гибком, жестком или лазерном диске) может храниться большое количество файлов. Порядок хранения файлов на диске определяется используемой файловой системой. Каждый диск разбивается на 2 области: область хранения файлов и каталог. Каталог содержит имя файла и указание на начало его размещения на диске. По аналогии с книгой, область хранения — это содержание, каталог — оглавление. Причем книга состоит из страниц, а диск — из секторов.

Файловая система — это регламент, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации. Она определяет формат физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имени файла (папки), максимально возможный размер файла и раздела, набор атрибутов файла.

Файловая система связывает носитель информации с одной стороны и интерфейс программирования приложений (API) для доступа к файлам системы — c другой. Когда прикладная программа обращается к файлу, она знает только те данные (имя файла, его размер и атрибуты), которые получает от драйвера файловой системы. Именно файловая система устанавливает, где и как будет записан файл на физическом носителе.

С точки зрения ОС, весь диск представляет собой набор кластеров, размером от 512 байт и выше. Драйверы файловой системы организую кластеры в файлы и каталоги (это тоже файлы, содержащие список файлов в каталоге). Эти же драйверы отслеживают, какие из кластеров в настоящее время используются, какие свободны, какие помечены как неисправные.

Файловая система не обязательно связана с физическим носителем информации. Существуют и виртуальные файловые системы, а также сетевые файловые системы.

Задачи файловой системы:

— именование файлов;

— программный интерфейс работы с файлами для программ;

— отображение логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных;

— организация устойчивости файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств;

— содержание параметров файла, необходимых для правильного его взаимодействия с другими объектами системы;

— защита файлов от несанкционированного доступа другого пользователя.

Как уже было сказано, файлы на дисках объединяются в каталоги. В простейшем случае (одноуровневая схема) все файлы на диске хранятся в одном каталоге. Такая система использовалась в первой версии MS-DOC 1.0.

В ОС DOS и Windows используется многоуровневая иерархическая файловая система, которая имеет древовидную структуру.

Например, в корневом каталоге могут находиться два вложенных каталога 1-го уровня (Каталог_1, Каталог_2) и один файл (Файл_1). В свою очередь, в каталоге 1-го уровня (Каталог_1) находятся два вложенных каталога второго уровня (Каталог_1.1 и Каталог_1.2) и один файл (Файл_1.1) — как показано на рис. 2.1.

Рис. 2.1 — Многоуровневая иерархическая файловая система

В ОС Windows каталоги на разных дисках могут образовывать несколько отдельных деревьев, как показано на следующем примере (важно, что разделение уровней осуществляется обратной косой чертой \):

С:

\Program files

\Mathcad

\cpu_id.exe

\mcad.hlp

\mathcad.exe

\Мои документы

\My Fropbox

\public

\How to use the Public folder.rtf

\My Shapes

\Photo1.ipg

D:

\Music

\chaikovskii

\Shopen

\ballada1.mp3

\tarantella.mp3

В первых ОС Windows применялась файловая система FAT, тогда как современные версии ОС Windows строятся на файловой системе NTFS (файловая система новой технологии).

В файловой системе NTFS каждый файл представляет собой набор атрибутов. Атрибутами считаются не только традиционные формы «только для чтения», «системный», но и имя файла, размер и содержимое. Таким образом, для системы NTFS то, что хранится в файле — один из его атрибутов. В таблице 2.2 представлены сравнительные данные по файловым системам FAT и NTFS.

Многоуровневая файловая система, содержащая каталоги и файлы, представлена в графическом интерфейсе ОС Windows в форме иерархической системы папок и документов. Папка и каталог являются одним и тем же.

В ОС Windows на вершине иерархии папок находится папка Рабочий стол. Следующий уровень представлен папками Мой компьютер, Корзина и Сетевое окружение (если компьютер подключен к локальной сети).

В процессе работы наиболее часто над файлами производятся следующие операции:

— копирование (копия файла помещается в другой каталог);

— перемещение (сам файл перемещается в другой каталог);

— удаление (запись о файле удаляется из каталога);

— переименование (изменяется имя файла).

Таблица 2.2 — Сравнительные данные по FAT и NTFS

Графический интерфейс Windows позволяет проводить операции над файлами с помощью мыши с использованием метода Drag&Drop (операции «перетаскивания»). Существуют также специализированные приложения для работы с файлами, так называемые файловые менеджеры: Norton Commander, Windows Commander, Проводник и др.

3. ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ С/С++

3.1. Лекция 4. Среда программирования Borland C++

3.1.1. Основные сведения о среде программирования Borland C++

Интегрированная среда разработки (ИСР) Borland C++ объединяет:

— текстовый редактор;

— компилятор;

— отладчик;

— справочную систему.

Всё это необходимо для успешной работы по созданию исходного текста программы, его компиляции, запуску и поиску возможных ошибок на этапе выполнения.

Для выполнения программы на C++ необходимо пройти несколько этапов:

— редактирование;

— предварительную обработку;

— компиляцию;

— компоновку.

Редактирование файла осуществляется с помощью редактора программ и сохраняется в файле с расширением .cpp.

Во время предварительной обработки программа подчиняется специальным командам, называемым директивами процессора, которые указывают на то, что в программе нужно преобразовать перед компиляцией.

Компилятор переводит программу в машинный код и сохраняет в файле с расширением .obj.

Программы на С/C++ обычно содержат ссылки на функции, определённые где-либо вне самой программы, например, в стандартных библиотеках, поэтому из-за них программный код созданный компилятором, обычно содержит пустые области. Компоновщик связывает объективный код с кодами отсутствующих функций, чтобы создать исполняемый загрузочный модуль (файл с расширением .exe).

3.1.2. Меню интегрированной среды разработки Borland C++

Для запуска ИСР Borland C++ необходимо запустить файл bc.exe. После запуска появляется рабочий экран Borland C++, содержащий 4 основные части:

— строка меню;

— окно редактирования;

— окно сообщений;

— строка состояния.

Строка меню предоставляет доступ к командам ИСР. Активизация меню происходит нажатием клавиши F10.

Окно редактирования предназначено для ввода и редактирования текста исходного файла программы.

Краткое описание элементов строки меню:

? — системное меню;

File — операции с файлами, выход из системы;

Edit — редактирование текста в активном окне;

Search — поиск фрагмента текста, местоположения ошибок;

Run — компиляция, компоновка и запуск программы на выполнение;

Compile — компиляция программы;

Debug — средства отладки программ;

Project — организация проектов(многофайловых программ);

Options — управление параметрами компиляции, компоновки и среды Borland C++;

Window — управление окнами ИСП;

Help — обращение к системе оперативной подсказки.

3.1.3. Работа с элементами меню Borland C++