一、任务
制作一个 FAT12 镜像查看器。
支持命令：ls, ls -l, cat。
二、知识
学长的文章（写得好好）： FAT12镜像查看工具_解析fat32镜像文件-CSDN博客
cat 需要访问数据区。
ls、ls -l 需要访问目录区。
1. MBR 区
从第 11 个字节开始的 25 个字节构成一个较为特殊的结构 BPB(Bios Parameter Block)。
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| typedef struct BPB {
u16 BPB_BytsPerSec; //每扇区字节数
u8 BPB_SecPerClus; //每簇扇区数
u16 BPB_RsvdSecCnt; //Boot记录占用的扇区数
u8 BPB_NumFATs; //FAT表个数
u16 BPB_RootEntCnt; //根目录最大文件数
u16 BPB_TotSec16; //扇区总数
u8 BPB_Media; //介质描述符
u16 BPB_FATSz16; //每个FAT表所占扇区数
u16 BPB_SecPerTrk; //每磁道扇区数（Sector/track）
u16 BPB_NumHeads; //磁头数（面数）
u32 BPB_HiddSec; //隐藏扇区数
u32 BPB_TotSec32; //如果BPB_ToSec16为0，该值为扇区数
} BPB; //25字节
|
2. FAT 表
FAT1 与 FAT2 互为备份，所以理论上两张表是一样的。
FAT 表项的值的含义：
- 通常情况下代表文件下一簇号。
- 值
>= 0xFF8，该簇已经是文件最后一个簇。
- 值
= 0xFF7，表示一个坏簇。
簇的编号与 FAT 表中的索引：每个簇都有一个唯一的编号，FAT 表中的项索引与这些簇的编号对应。例如，第一个簇的编号对应 FAT 表中的第一个项，第二个簇对应第二个项，依此类推。
3. 根目录区
一个目录项占据 32 字节。
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| typedef struct RootEntry {
char DIR_Name[11]; //长度名+扩展名
u8 DIR_Attr; //文件属性
char reserved[10]; //保留位
u16 DIR_WrtTime; //最后一次写入时间
u16 DIR_WrtDate; //最后一次写入日期
u16 DIR_FstClus; //开始簇号
u32 DIR_FileSize; //文件大小
} RootEntry; //32字节
|
由此，归结起来，FAT12访问文件的基本操作为：
- 首先通过根目录文件查找文件名，确定是哪一个条目，接着在条目中访问 DIR_FstClus 对应的开始簇号。
- 当一个簇号访问完后，通过FAT表项查询下一簇号，决定是结束还是继续访问下一簇号，重复第二条。
4. 数据区
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| typedef struct Entry{
char FILE_NAME[11]; //长度名+扩展名
u8 FILE_Attr; //文件属性
char reserved[10]; //保留位
u16 DIR_WrtTime; //最后一次写入时间
u16 DIR_WrtDate; //最后一次写入日期
u16 DIR_FstClus; //开始簇号
u32 DIR_FileSize; //文件大小
}; //跟 RootEntry 一模一样
|
5. File Attribution
| 位 |
掩码 |
描述 |
| 0 |
0x01 |
只读 |
| 1 |
0x02 |
隐藏 |
| 2 |
0x04 |
系统 |
| 3 |
0x08 |
卷标 |
| 4 |
0x10 |
子目录 |
| 5 |
0x20 |
档案 |
| 6 |
0x40 |
设备（内部使用，磁盘上看不到） |
| 7 |
0x80 |
没有使用 |
0x0F 是 LFN。
三、注意事项
整体是做一个深度优先遍历。从本质上来说，本次实验难度仅存在于定位数据。这里列出一些值得注意的点。
1. 数据区起始
数据区起始于簇 2。事实上这句话我到现在还没读懂，我是通过插入空簇来实现下标与需求匹配的。
2. FAT 表项的计算
FAT 每个表项占 1.5 个字节，因此每次提取三个字节计算两个表项。
若这三个字节十六进制表示为 AB CD EF（按地址从小到大排列）
那么有
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| 前一个FAT = DAB
后一个FAT = EFC
|
3. 关于无关的 Entry
由于 FAT12 文件名仅支持至多 8 位大写的文件名与至多 3 位大写的后缀，若文件名出现小写，在镜像中可能会出现一些 Entry 作为补丁。我们可以通过这些项获取原文件名，但在访问的适合需要将这些项剔除。
插件 Hex-editor。
5. 其它
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| myString getSpecialName(Entry entry);
struct LongFileNameEntry {
uint8_t LFNOrd;
uint16_t LFNPart1[5];
uint8_t LFNAttributes;
uint8_t LFNReserved1;
uint8_t LFNChecksum;
uint16_t LFNPart2[6];
uint16_t LFNReserved2;
uint16_t LFNPart3[2];
};
|
框架中出现的这些属于扩展功能，不需要实现。（某人没看题QwQ）
三、代码设计
暂时先不考虑 LFN 的情况。
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| #include <cstring>
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>
#include <vector>
#include "myString.h"
using namespace std;
#define mp(x, y) make_pair((x), (y))
#define pii pair<int, int>
#define ui unsigned int
const int N = 1e6 + 6;
bool isLower(char ch) {
return ch >= 'a' && ch <= 'z';
}
bool isUpper(char ch) {
return ch >= 'A' && ch <= 'Z';
}
bool isDigit(char ch) {
return ch >= '0' && ch <= '9';
}
bool isDot(char ch) {
return ch == '.';
}
int getChId(char ch) {
if ('a' <= ch && ch <= 'z')
return ch - 'a';
else if ('A' <= ch && ch <= 'Z')
return ch - 'A' + 26;
else
return -1;
}
myString imgData;
struct BPB {
uint16_t BPB_BytsPerSec;
uint8_t BPB_SecPerClus;
uint16_t BPB_RsvdSecCnt;
uint8_t BPB_NumFATs;
uint16_t BPB_RootEntCnt;
uint16_t BPB_TotSec16;
uint8_t BPB_Media;
uint16_t BPB_FATSz16;
uint16_t BPB_SecPerTrk;
uint16_t BPB_NumHeads;
uint32_t BPB_HiddSec;
uint32_t BPB_TotSec32;
};
struct Entry {
char FILE_Name[11];
uint8_t FILE_Attr;
char reserved[10];
uint16_t DIR_WrtTime;
uint16_t DIR_WrtDate;
uint16_t DIR_FstClus;
uint32_t DIR_FileSize;
myString fileName;
bool isDir() { return this->FILE_Attr & 0x10; }
};
struct LongFileNameEntry {
uint8_t LFNOrd;
uint16_t LFNPart1[5];
uint8_t LFNAttributes;
uint8_t LFNReserved1;
uint8_t LFNChecksum;
uint16_t LFNPart2[6];
uint16_t LFNReserved2;
uint16_t LFNPart3[2];
};
BPB getBPB(myString str) {
char* temp = str.toCharArray();
BPB bpb;
bpb.BPB_BytsPerSec = *((uint16_t*)&temp[0]);
bpb.BPB_SecPerClus = *((uint8_t*)&temp[2]);
bpb.BPB_RsvdSecCnt = *((uint16_t*)&temp[3]);
bpb.BPB_NumFATs = *((uint8_t*)&temp[5]);
bpb.BPB_RootEntCnt = *((uint16_t*)&temp[6]);
bpb.BPB_TotSec16 = *((uint16_t*)&temp[8]);
bpb.BPB_Media = *((uint8_t*)&temp[10]);
bpb.BPB_FATSz16 = *((uint16_t*)&temp[11]);
bpb.BPB_SecPerTrk = *((uint16_t*)&temp[13]);
bpb.BPB_NumHeads = *((uint16_t*)&temp[15]);
bpb.BPB_HiddSec = *((uint32_t*)&temp[17]);
bpb.BPB_TotSec32 = *((uint32_t*)&temp[21]);
return bpb;
}
Entry getEntery(myString str) {
char* temp = str.toCharArray();
Entry entry;
strncpy(entry.FILE_Name, temp, 11);
entry.FILE_Name[11] = '\0';
entry.FILE_Attr = temp[11];
strncpy(entry.reserved, &temp[12], 10);
entry.reserved[10] = '\0';
entry.DIR_WrtTime = *((uint16_t*)&temp[22]);
entry.DIR_WrtDate = *((uint16_t*)&temp[24]);
entry.DIR_FstClus = *((uint16_t*)&temp[26]);
entry.DIR_FileSize = *((uint32_t*)&temp[28]);
return entry;
}
BPB bpb;
vector<int> tabFAT;
vector<Entry> rootEntry;
vector<vector<Entry> > clusEntry;
vector<int> beginRootFile;
vector<myString> command_list = {"ls", "cat"};
vector<char> ls_options = {'l'}, cat_options = {};
int beginData;
Entry rt, errorNode;
struct Command {
Command()
: opName(""),
opParam(0),
target(""),
errorFlag(false),
errorMessage("") {}
myString opName;
int opParam;
myString target;
bool errorFlag;
myString errorMessage;
void setError(myString str) {
errorFlag = true;
errorMessage = str;
}
};
void init(myString str);
bool optionExist(char ch, myString opName);
bool lExist(int opt);
int getNextClus(int dataEntryId);
ui getSize(Entry entry);
vector<Entry> getChildrens(Entry, bool flag = false);
pii countChildren(Entry entry);
pii countChildrenRoot();
myString getEntryInfo(Entry entry, bool flag = false);
myString getEntryName(Entry entry);
myString lsRoot(int opt);
myString ls(Entry entry, myString path, int opt);
myString getClusData(int id);
myString cat(Entry entry);
Entry getEntry(myString path);
myString getStartPath(myString path);
Command get_command(myString input);
myString getSpecialName(Entry entry);
myString getNormalName(Entry entry);
bool shouldLowerCase(myString str);
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