Работа с файлами

10.1.2. Двоичные файлы

Двоичные файлы отличаются от текстовых тем, что представляют собой последовательность байтов, содержимое которых может иметь различную природу. Это могут быть байты, представляющие числовую информацию в машинном формате, байты с графическими изображениями, байты с аудиоинформацией и т.п. Содержимое таких байтов может случайно совпасть с управляющими кодами таблицы ASCII, но на них нельзя реагировать так, как это делается при обработке текстовой информации. Естественно, что единицей обмена с такими данными могут быть только порции байтов указанной длины.

Создание двоичных файлов с помощью функции fopen отличается от создания текстовых файлов только указанием режима обмена – "rb" (двоичный для чтения), "rb+" (двоичный для чтения и записи), "wb" (двоичный для записи), "wb+" (двоичный для записи и чтения):

FILE *f1;
.........
  f1=fopen(имя_файла, "режим");

Обычно для обмена с двоичными файлами используются функции fread и fwrite:

c_w = fwrite(buf, size_rec, n_rec, f1);

Здесь

Считывание данных из двоичного файла осуществляется с помощью функции fread с таким же набором параметров:

c_r = fread(buf, size_rec, n_rec, f1);

Здесь

Обратите внимание на значения, возвращаемые функциями fread и fwrite. В какой ситуации количество записываемых порций может не совпасть с количеством записавшихся данных? Как правило, на диске не хватило места, и на такую ошибку надо реагировать. А вот при чтении ситуация, когда количество прочитанных порций не совпадает с количеством запрашиваемых порций, не обязательно является ошибкой. Типичная картина – количество данных в файле не кратно размеру заказанных порций.

Двоичные файлы допускают не только последовательный обмен данными. Так как размеры порций данных и их количество, участвующее в очередном обмене, диктуются программистом, а не смыслом информации, хранящейся в файле, то имеется возможность пропустить часть данных или вернуться повторно к ранее обработанной информации. Контроль за текущей позицией доступных данных в файле осуществляет система с помощью указателя, находящегося в блоке управления файлом. С помощью функции fseek программист имеет возможность переместить этот указатель:

fseek(f1,delta,pos);

Здесь

Кроме набора функций { fopen/fclose, fread/fwrite } для работы с двоичными файлами в библиотеке BC предусмотрены и другие средства – _dos_open /__dos_close, _dos_read /_dos_write, _create /_close, _read /_write. Однако знакомство со всеми возможностями этой библиотеки в рамках настоящего курса не предусмотрено.

Пример 2. Рассмотрим программу, которая создает двоичный файл для записи с именем c_bin и записывает в него 4*10 порций данных в машинном формате (строки, целые и вещественные числа). После записи данных файл закрывается и вновь открывается для чтения. Для демонстрации прямого доступа к данным информация из файла считывается в обратном порядке – с конца. Контроль записываемой и считываемой информации обеспечивается дублированием данных на экране дисплея.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <conio.h>
  main( )
{ FILE *f1;		//указатель на блок управления файлом
  int j,k;
  char s[]="Line";
  int n;
  float r;
  f1=fopen("c_bin","wb");	//создание двоичного файла для записи
  for(j=1;j<11;j++)
    { r=sqrt(j);
      fwrite(s,sizeof(s),1,f1);		//запись строки в файл
      fwrite(j,sizeof(int),1,f1);	//запись целого числа в файл
      fwrite(r,sizeof(float),1,f1);	//запись вещественного числа
      printf("\n%s %d %f",s,j,r);	//контрольный вывод
    }
  fclose(f1);			//закрытие файла
  printf("\n");
  f1=fopen("c_bin","rb");	//открытие двоичного файла для чтения
  for(j=10; j>0; j--)
    {//перемещение указателя файла
      fseek(f1,(j-1)*(sizeof(s)+sizeof(int)+sizeof(float)),SEEK_SET);
      fread(s,sizeof(s),1,f1);		//чтение строки
      fread(n,sizeof(int),1,f1);	//чтение целого числа
      fread(r,sizeof(float),1,f1);	//чтение вещественного числа
      printf("\n%s %d %f",s,n,r);	//контрольный вывод
    }
  getch();
  return 0;
}
//=== Результат работы ===
Line 1 1.000000
Line 2 1.414214
Line 3 1.732051
Line 4 2.000000
Line 5 2.236068
Line 6 2.449490
Line 7 2.645751
Line 8 2.828427
Line 9 3.000000
Line 10 3.162278

Line 10 3.162278
Line 9 3.000000
Line 8 2.828427
Line 7 2.645751
Line 6 2.449490
Line 5 2.236068
Line 4 2.000000
Line 3 1.732051
Line 2 1.414214
Line 1 1.000000

Использованные в этом примере операторы:

fclose(f1);               //закрытие файла
  f1=fopen("c_bin","rb");   //открытие двоичного файла для чтения

могут быть заменены обращением к единственной функции freopen, которая повторно открывает ранее открытый файл:

f1=freopen("c_bin","rb");

Основное правило, которого надо придерживаться при обмене с двоичными файлами звучит примерно так – как данные записывались в файл, так они должны и читаться.

10.1.3. Структурированные файлы

Структурированный файл является частным случаем двоичного файла, в котором в качестве порции обмена выступает структура языка C, являющаяся точным аналогом записи в Паскале. По сравнению с предыдущим примером использование записей позволяет сократить количество обращений к функциям fread/fwrite, т.к. в одном обращении участвуют все поля записи.

Инициализация структурированного файла выполняется точно таким же способом, как и подготовка к работе двоичного файла.

Пример 3. Приведенная ниже программа является модификацией предыдущего примера. Единственное ее отличие состоит в использовании структуры (записи) b, состоящей из символьного ( b.s, 5 байт, включая нулевой байт – признак конца строки), целочисленного ( b.n, 2 байта в BC и 4 байта в BCB) и вещественного ( b.r, 4 байта) полей.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <string.h>
#include <conio.h>
  main( )
{ FILE *f1;
  int j,k;
  struct {
    char s[5];
    int n;
    float r;
  } b;
  strcpy(b.s,"Line");
  f1=fopen("c_rec","wb");
  for(j=1;j<11;j++)
    { b.n=j;    b.r=sqrt(j);
      fwrite(b,sizeof(b),1,f1);
      printf("\n%s %d %f",b.s,b.n,b.r);
    }
  fclose(f1);
  printf("\n");
  f1=fopen("c_rec","rb");
  for(j=10; j>0; j--)
    { fseek(f1,(j-1)*sizeof(b),SEEK_SET);
      fread(b,sizeof(b),1,f1);
      printf("\n%s %d %f",b.s,b.n,b.r);
    }
  getch();
}

Результат работы этой программы ничем не отличается от предыдущего примера.

10.2. Форматные преобразования в оперативной памяти

Библиотека языков C, C++ включает две функции sprintf и sscanf, с помощью которых реализуются прямые и обратные форматные преобразования данных в оперативной памяти. Техника их использования ничем не отличается от уже рассмотренных функций printf/fprintf и scanf/fscanf. Разница только в том, что первым аргументом новых функций является указатель на строку – массив типа char, расположенный в оперативной памяти. Для функции sscanf эта строка является источником данных, а для функции sprintf в эту строку помещаются результаты преобразования данных из машинного представления:

sscanf(str,"список_форматов", список_ввода);
  sprintf(str,"список_форматов \n",список_вывода);

К форматным преобразованиям в оперативной памяти можно прибегнуть и при работе с двоичным файлом. Перед записью в файл с помощью функции sprintf машинные форматы данных преобразуются в символьную строку, которая потом записывается в двоичный файл. По сути дела, такое же преобразование происходит при записи данных в текстовый файл.

10.3. Файловые процедуры в системе BCB

Визуальная среда программирования BCB поддерживает все описанные выше функции работы с файлами и предлагает дополнительный набор средств ориентированных на возможности операционной системы Windows. Главные отличия новых процедур заключаются в двух моментах. Во-первых, вместо указателя на блок управления файлом здесь используется условный целочисленный номер (мы будем обозначать его через fHandle ), который операционная система присваивает каждому открываемому файлу (термин handle на американском сленге звучит как кликуха, кличка ). Во-вторых, почти все строковые константы, используемые в качестве параметров процедур, имеют тип AnsiString. Это новый тип (класс) строковых данных, упрощающий манипуляции над строками. Чаще всего в рассматриваемых ниже процедурах фигурирует строка с именем файла – FileName (на самом деле, в его качестве может выступать и полная спецификация файла).

10.3.1. Проверка существования файла

В некоторых ситуациях перед созданием нового файла или перед открытием существующего файла бывает полезно удостовериться в том, что файл с таким именем уже существует. В одном случае так можно предотвратить ошибочное уничтожение данных в существующем файле, который мы пытаемся открыть для записи. В другом случае так можно удостовериться в том, что файл, из которого мы собираемся читать исходные данные, действительно существует.

Для такого рода проверки используется функция FileExists:

if(FileExists(FileName))...	//если файл существует

Под управлением MS-DOS аналогичную роль выполняла функция access:

k=access(имя_файла,0);		//k=0,если файл существует

10.3.2. Создание нового файла

Для создания нового файла и его одновременного открытия используется функция FileCreate:

int fHandle = FileCreate(FileName);

Если возвращаемое значение положительно, то работа по созданию файла завершена успешно. В случае ошибки возвращаемое значение равно –1.

10.3.3. Открытие существующего файла

Для открытия существующего файла используется функция FileOpen:

int fHandle = FileOpen(FileName, Mode);

Здесь Mode – целочисленная константа, определяющая режим работы файла. Список мнемонических констант, предусмотренных в системе BCB, приведен в таблице 10.1.

Если значение, возвращаемое функцией равно -1, то открытие не состоялось.

10.3.4. Чтение из открытого файла

Для чтения двоичных данных из открытого файла используется функция FileRead:

int k = FileRead(fHandle, buf, count);

Здесь

10.3.5. Запись в открытый файл

Для записи двоичных данных в открытый файл используется функция FileWrite:

k = FileWrite(fHandle, buf, count);

Здесь

Если k=-1, то произошла какая-то ошибка.

10.3.6. Перемещение указателя файла

Указатель файла перемещают в нужную позицию для организации прямого доступа к нужным данным. Для этой цели используется функция FileSeek:

int k = FileSeek(fHandle, delta, pos);

Здесь

Для определения длины файла можно воспользоваться обращением:

fLength = FileSeek(fHandle,0,2);

Под управлением MS-DOS перемещение указателя в двоичном файле выполняла функция fseek:

fseek(f1,delta,pos);	//f1 – указатель типа FILE

10.3.7. Закрытие файла

Для закрытия файла используется функция FileClose:

FileClose(fHandle);

10.3.8. Расчленение полной спецификации файла

Описываемые ниже функции позволяют выделить из полной спецификации файла имя диска, имя каталога, имя файла, расширение файла и путь к файлу. Все они возвращают значение строки типа AnsiString:

s=ExtractFileDrive(FileName);	//имя диска
  s=ExtractFileDir(FileName);	//имя каталога
  s=ExtractFileName(FileName);	//имя файла
  s=ExtractFileExt(FileName);	//расширение имени файла
  s=ExtractFilePath(FileName);	//путь к файлу

Аналогичные операции под управлением MS-DOS выполнялись единственной функцией fnsplit, которая из полной спецификации файла (первый аргумент функции) выделяла все составляющие компоненты:

fnsplit(const char *path,char *drive,char *dir,char *name,char *ext);

10.3.9. Удаление файлов и пустых каталогов

Функции удаления возвращают логическое значение true, если удаление состоялось, и false в случае отказа от операции (например, нельзя удалять не пустые каталоги, файлы с атрибутом Read-Only или несуществующие файлы).

bv = DeleteFile(FileName);
  bv = RemoveDir(DirName);

Под управлением MS-DOS для удаления файла можно было воспользоваться функцией unlink:

k=unlink(const char *filename);    //k=0, если файл удален

10.3.10. Создание каталога

Новый каталог создается с помощью функции CreateDir:

bv = CreateDir(DirName);

Если каталог создан, то возвращаемое значение равно true.

10.3.11. Переименование файла

Для замены имени файла используется функция RenameFile:

bv = FileRename(OldName,NewName);

Если переименование состоялось, то возвращаемое значение равно true.

10.3.12. Изменение расширения

Новое расширение ( Extension ) заменяет прежнее расширение в имени файла, если обратиться к функции ChangeExt:

as = ChangeFileExt(FileName, Extension);

При этом прежний файл и его содержимое сохраняется со своим старым именем. Создается новое имя файла ( as ), имеющее новое расширение.

Точно такой же функции в системе MS-DOS нет, но там можно было бы разложить спецификацию файла на составляющие (функция fnsplit ) и заново собрать компоненты, подменив расширение файла (функция fnmerge ).

10.3.13. Опрос атрибутов файла

Функция FileGetAttr позволяет узнать атрибуты файла, которые выдаются как двоичные разряды в возвращаемом значении:

int k = FileGetAttr(FileName);

В таблице 10.2 приведены значения отдельных флажков.

Для проверки того или иного признака можно воспользоваться указанными константами:

if(k  faHidden)...     //если файл скрытый

10.3.14. Установка атрибутов файла

Для установки новых атрибутов используется функция FileSetAttr:

k = FileSetAttr(FileName,Attr);

Второй аргумент задается как логическая сумма флажков, приведенных в табл. 10.2:

Attr = faReadOnly | faSysFile;

10.3.15. Опрос и изменение текущего каталога

Текущий каталог – это каталог, из которого запущена программа. Если файлы используемые программой находятся в текущем каталоге, то во всех файловых процедурах можно указывать только короткое имя файла. Если файл находится в другом каталоге, то приходится задавать полную спецификацию файла. Для сокращения можно изменить имя текущего каталога, чтобы избежать задания полных путей. Система BCB предлагает две функции, с помощью которых можно узнать или изменить имя текущего каталога:

as = GetCurrentDir();         //опрос имени текущего каталога
  vb = SetCurrentDir(NameDir);  //смена текущего каталога

10.4. Поиск файлов в каталогах

Одной из довольно распространенных процедур является составление списка файлов указанного каталога, имена которых удовлетворяют заданной маске. Под управлением MS-DOS такая задача решается с помощью функций findfirst (найти первый файл) и findnext (найти следующий файл). Обе функции используют в качестве одного из своих аргументов адрес структуры типа ffblk, в которую они заносят информацию о найденном файле:

struct ffblk {
    char ff_reserved[21];   //зарезервировано для MS-DOS
    char ff_attrib;         //байт атрибутов найденного файла
    int ff_time;            //время создания/модификации файла
    int ff_date;            //дата создания/модификации файла
    long ff_size;           //размер файла
    char ff_name[13];       //имя найденного файла
};

Описание этой структуры и прототипы указанных функций находятся в заголовочном файле dir.h. Обе функции возвращают нулевое значение, если поиск закончился удачно. Достаточно четкое представление об их использовании дает следующий пример, который выводит на экран список всех файлов с расширением .cpp из каталога c:\bc\bin:

#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#include <dir.h>
  void main()
{ struct ffblk qq;
  int a;
  printf("Список файлов *.cpp\n");
  a=findfirst("c:\\bc\\bin\\*.cpp",qq,0);	//поиск первого файла
  while(!a)
    { printf("  %s\n",qq.ff_name);
      a=findnext(qq);		//поиск следующего файла
    }
  getch();
}

Первый аргумент функции findfirst определяет маску, которой должно удовлетворять имя искомого файла. Третий аргумент этой функции имеет тип int и позволяет фильтровать найденные объекты по любой комбинации их атрибутов в файловой системе (Read Only, Hidden, System, Archive, Volume, Directory). Нулевое значение этого параметра, использованное в примере, игнорирует отбор по атрибутам.

Точно таким же способом можно осуществлять поиск нужных файлов в среде BCB.