Файловый ввод/вывод в языке С

Теоретическая часть

Файл – это именованный объект, хранящий данные (программа или любая другая информация) на каком-либо носителе (дискета, винчестер, CD) [12.1].

В языке С файлом может быть все что угодно, начиная с дискового файла и заканчивая терминалом или принтером [12.2]. Поток связывают с определенным файлом, выполняя операцию открытия. Как только файл открыт, можно проводить обмен информацией между ним и программой.

Не у всех файлов одинаковые возможности. Например, к дисковому файлу прямой доступ возможен, в то время как к некоторым принтерам – нет. В языке С все потоки одинаковы, а файлы – нет [12.2].

Если файл может поддерживать запросы на местоположение (указатель текущей позиции), то при открытии такого файла указатель текущей позиции в файле устанавливается в начало. При чтении из файла (или записи в него) каждого символа указатель текущей позиции увеличивается, обеспечивая тем самым продвижение по файлу [12.2].

Файл отсоединяется от определенного потока (т.е. разрывается связь между файлом и потоком) с помощью операции закрытия. При закрытии файла, открытого с целью вывода, содержимое (если оно есть) связанного с ним потока записывается на внешнее устройство. Этот процесс, который обычно называют дозаписью потока, гарантирует, что никакая информация случайно не останется в буфере диска. Если программа завершает работу нормально, т.е. либо функция main() возвращает управление операционной системе, либо вызывается функция exit(), то все файлы закрываются автоматически. В случае аварийного завершения программы, например, в случае краха или завершения путем вызова функции abort(), файлы не закрываются [12.2].

Файловая системы языка С предназначена для работы с самыми разнообразными устройствами, в том числе терминалами, дисками и накопителями на магнитной ленте. Даже если какое-то устройство сильно отличается от других, буферизованная файловая система все равно представит его в виде логического устройства, которое называется потоком. Потоки бывают двух видов: текстовые и двоичные [12.2].

Текстовый поток – это последовательность символов. В стандарте С считается, что текстовый поток организован в виде строк, каждая из которых заканчивается символом новой строки. Однако в конце последней строки этот символ не является обязательным. В текстовом потоке по требованию базовой среды могут происходить определенные преобразования символов. Например, символ новой строки может быть заменен парой символов – возврата каретки (например, \r ) и перевода строки (например, \n ), т.е. \r\n.

Двоичные потоки – это последовательность байтов, которая взаимно однозначно соответствует байтам на внешнем устройстве, причем никакого преобразования символов не происходит [12.2]. Кроме того, количество тех байтов, которые пишутся (читаются), и тех, которые хранятся на внешнем устройстве, одинаково. Однако в конце двоичного потока может добавляться определяемое приложением количество нулевых байтов. Такие нулевые байты, например, могут использоваться для заполнения свободного места в блоке памяти незначащей информацией, чтобы она в точности заполнила сектор на диске.

Файловая система языка С состоит из нескольких взаимосвязанных функций [12.2]. Самые распространенные из них показаны в табл. 12.1.

Для приведенных функций требуется подключить заголовок <stdio.h>. Запись или чтение из файла осуществляются с помощью указателя файла. Указатель файла – это указатель на структуру типа FILE. Для объявления переменной–указателя файла, например, *fp, используется следующий оператор:

FILE  *fp;

Ключевое слово FILE определяет собой своеобразный тип данных, а указатель *fp указывает на этот тип.

Указатель файла указывает на структуру, содержащую различные сведения о файле, его имя, статус и указатель текущей позиции в начало файла [12.2].

Открытие файла осуществляется с помощью функции fopen(), которая открывает поток и связывает с этим потоком определенный файл. Прототип функции fopen() такой:

FILE  *fopen(const char *file_name,  const char *mode);

В прототипе функции fopen() формальные переменные имеют следующий смысл:

file_name – это имя файла с заданным расширением и возможным путем расположения, mode – режим работы файла: чтение, запись и т.д. [12.1].

В табл. 12.2, взятой из [12.2], приводятся допустимые значения режима для функции fopen().

Например, для записи в файл с именем (и расширением) data.txt на диск D следует использовать такие объявление и операции:

FILE  *fp;
fp = fopen("D: \\data.txt", "w");
fprintf(fp, "\n\t hello, world\n");
fclose(fp);

В приведенном фрагменте С -кода функция fclose() закрывает поток, который был открыт с помощью вызова функции fopen(). Функция fprintf() осуществляет форматную запись (в данном случае строку hello, world ) в файл. Все манипуляции с файлом происходят между функциями fopen() и fclose(). Режим функции fopen() задается строкой "w", которая обеспечивает создание текстового файла для записи. Это означает, что файл data.txt создается на диске D и в него записывается строка hello, world с отступом от верхнего края и с отступом (табуляцией) от левого края.

Прототип функции fclose() следующий:

int fclose(FILE *fp);

В приведенной записи *fp – указатель файла, возвращенный в результате вызова функции fopen() [12.2]. Возвращение нуля означает успешную операцию закрытия. В случае же ошибки возвращается EOF. Обычно отказ при выполнении функции fclose() происходит только тогда, когда диск был преждевременно удален из дисковода или на диске не осталось свободного места.

Правомочность открытия файла с помощью функции fopen() обычно подтверждается после проверки какой-либо ошибки, например, когда на диске нет места для записи или неправильного имени диска, причем эти ошибки будут обнаружены до того, как программа попытается в этот файл что-либо записать. Поэтому приведенный фрагмент С -кода будет правильным, если производится проверка возможности открытия файла:

FILE  *fp;
          
          if ((fp = fopen("D:\\data.txt", "w")) == NULL) { 
          //exit(1);
	printf("\n\t Error! Can not open file\n ");
	printf("\n Press any key: ");
          _getch();      return 0;  }

fprintf(fp, "\n\t hello, world\n");
fclose(fp);

При выполнении условия проверки можно выходить при нажатии любой клавиши с заданным сообщением или немедленный выход сделать с помощью функции exit(), которая в данном фрагменте С -кода закомментирована.

Функции для работы с текстовыми файлами удобно использовать при создании текстовых файлов, ведении файлов-протоколов и т.п. Но при создании баз данных целесообразно использовать функции для работы с бинарными файлами: fwrite() и fread(). Эти функции без каких-либо изменений копируют выделенный блок данных из оперативной памяти в файл и, соответственно, из файла – в память [12.1].

При записи или чтении суффикс "t" открывает файл в текстовом режиме. В этом режиме символ CTRL+Z (символ с кодом 26) обрабатывается как символ конца файла. Кроме того, комбинации символов перевода строки и возврата каретки преобразуются в единственный символ перевода строки ( '\n' ) при вводе, и символы перевода строки преобразуются в комбинации символов перевода строки и возврата каретки при выводе.

Суффикс "b" открывает файл в бинарном режиме, преобразования символов перевода строки и возврата каретки не производятся.

FILE  *fp;
            if ((fp = fopen("D:\\data.txt", "w")) == NULL) { 
          //exit(1);
	printf("\n\t Error! Can not open file\n ");
	printf("\n Press any key: ");
          _getch();  return -1;  }
fprintf(fp, "\n\t hello, world\n");
fclose(fp);