Visual_Studio_2010

Тема 12

ФАЙЛОВЫЙ ВВОД-ВЫВОД В ЯЗЫКЕ С

Изучаются базовые функции файловой системы языка программирования С, приводятся примеры создания, чтения, записи и модификации файлов.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Файл – это именованный объект, хранящий данные (программу или любую другую информацию) на каком-либо носителе (дискете, винчесте-

ре, CD) [1].

В языке С файлом может быть все, начиная с дискового файла и заканчивая терминалом или принтером [2]. Поток связывают с определенным файлом, выполняя операцию открытия, после которой можно проводить обмен информацией между файлом 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 [2].

Если файл может поддерживать запросы на местоположение (указатель текущей позиции), то при его открытии указатель устанавливается в начало файла. При чтении из файла (или записи в него) каждого символа указатель текущей позиции увеличивается, обеспечивая тем самым продвижение по фай-

лу [2].

Файл отсоединяется от определенного потока (т. е. между файлом и потоком разрывается связь) 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 краха или вызова функции abort(), файлы не закрываются [2].

Файловая система языка С предназначена для работы с самыми разнообразными устройствами, в том числе с терминалами, дисками и накопителями на магнитной ленте. Даже если какое-то из них 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 [2].

Текстовый поток – это последовательность символов. В стандарте С считается, что он организован в виде строк, каждая из которых заканчивается символом новой строки. Однако в конце последней строки этот символ необязателен. В текстовом потоке по требованию базовой среды могут происходить

191

преобразования символов. Например, символ новой строки может быть заменен парой символов – возврата каретки (например, \r) и перевода строки (напри-

мер, \n), т. е. \r\n.

Двоичные потоки – это последовательность байтов, которая взаимно однозначно соответствует байтам на внешнем устройстве, причем никакого преобразования символов не происходит [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. Они могут использоваться, например, для заполнения свободного места в блоке памяти незначащей информацией, чтобы она полностью заняла сектор на диске.

Файловая система языка С состоит из нескольких взаимосвязанных функций [2]. Самые распространенные из них показаны в табл.12.1.

Таблица 12.1

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

FILE *fp;

192

Идентификатор FILE представляет собой своеобразный тип данных, а указатель *fp содержит адрес объекта этого типа.

Указатель файла указывает на структуру, содержащую различные сведения о файле, его имени, статусе и указателе текущей позиции в начале фай-

ла [2].

Открытие файла осуществляется с помощью функции fopen() (fopen_s()в Visual Studio 2010), которая открывает поток и связывает с ним определенный файл. Прототип функции fopen() такой:

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

Здесь 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. [1]. В табл.12.2 [2] приводятся допустимые значения режимов для функции fopen().

Таблица 12.2

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 строки 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

193

data.txt создается на диске D и в него записывается строка hello, world с отступом от верхнего и левого краев.

Прототип функции fclose() следующий: int fclose(FILE *fp);

Здесь *fp – указатель файла, возвращенный в результате вызова функции fopen()[2]. Возвращение нуля означает успешную операцию закрытия. В случае ошибки возвращается EOF. Обычно отказ при выполнении функции fclose() наблюдается только тогда, когда диск был преждевременно удален из дисковода или на нем не осталось свободного места.

Правомочность открытия файла с помощью функции fopen() обычно подтверждается после проверки какой-либо ошибки, например нехватки места для записи или неправильного имени диска, причем ошибка будет обнаружена 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 -1; } fprintf(fp, "\n\t hello, world\n"); fclose(fp);

При выполнении условия проверки можно выходить из программы, нажав любую клавишу с заданным сообщением или обратившись к функции exit(), которая в данном фрагменте С-кода закомментирована. В Microsoft Visual Studio 2010 (а также в 2008) рекомендуется применять fopen_s() вместо функции fopen().

Функции, работающие с текстовыми файлами, удобно использовать при их создании, ведении файлов-протоколов и т. п., а при организации баз данных целесообразно применять функции для работы с бинарными файлами: fwrite() и fread(). Они без каких-либо изменений копируют выделенный блок данных из оперативной памяти в файл и наоборот [1]. При записи или чтении суффикс "t" (например, "wt") открывает файл в текстовом режиме. Тогда 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 – 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.

194

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Пример 1. Написать программу заполнения матрицы размера n × m нечетными целыми числами с выводом результата на консоль и в текстовый файл. Размеры матрицы и начальное нечетное число задаются пользователем с клавиатуры.

Программный код решения примера

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #include <stdio.h>

#include <conio.h> #include <stdlib.h>

int main(void) {

int i, j, x, xi, n, m, *matr;

FILE *fid;

char str[] = "D:\\data.txt"; // месторасположение файла if ((fid = fopen(str, "w")) == NULL) {

printf("\n\t The file could not be opened.\n "); printf("\n Press any key: ");

_getch(); return -1; }

printf("\n\t Enter the number of lines: "); scanf_s("%d", &n); printf("\t Enter the number of columns: "); scanf_s("%d", &m); printf("\t Enter the odd number: "); scanf_s("%d", &x);

xi = x;

matr = (int *)calloc(n*m, sizeof(int));

// Заполнение матрицы целыми числами for (i = 0; i < n; ++i)

for (j = 0; j < m; ++j) {matr[i*m + j] = x; x += 2; }

printf("\n\t Matrix (%d x %d), initial number: %d\n",n,m,xi); fprintf(fid, "\r\n\t Matrix (%d x %d), initial number: %d\r\n", n, m, xi);

for (i = 0; i < n; ++i) {

printf("\n "); fprintf(fid, "\r\n "); for (j = 0; j < m; ++j) {

printf("%5d", matr[i*m + j]); fprintf(fid, "%5d", matr[i*m + j]);

}

}

fclose(fid);

printf("\n\n Result of record look in file %s\n", str);

printf("\n Press any key: "); _getch();

return 0;

}

195

В программу включена препроцессорная директива #define для устранения предупреждения о ненадежной работе функции fopen() в Visual Studio 2010.

Возможный результат выполнения программы показан на рис.12.1.

Рис. 12.1. Заполнение матрицы нечетными числами Текстовый файл с заполненной матрицей представлен на рис.12.2.

Рис. 12.2. Матрица нечетных чисел в текстовом файле

П р и м е ч а н и е . В текстовом файле следует использовать моноширинный (равноширинный) шрифт, например Courier New.

Задание1

1.Вместо функции calloc() примените функцию malloc().

2.Найдите сумму элементов столбцов матрицы. Результат запишите под матрицей.

3.Произведите заполнение матрицы нечетными числами по столбцам.

4.Запишите сформированную матрицу в файл с расширениями .doc,

.xls, .rtf, .csv. Просмотрите полученные файлы.

196

5.Сформируйте матрицу из четных чисел размером 3Х × 4Х, результат выведите в текстовый файл с именем compX.txt, где Х – номер компьютера, на котором выполняется лабораторная работа.

Пример 2. Написать программу посимвольной записи в текстовый файл некоторой строки, набранной на консоли, и ее посимвольного чтения из текстового файла с перезаписью в другой текстовый файл.

В качестве строки возьмем hello, world. Для посимвольной записи в файл используем функции putc() и fputc(), которые реализованы для сохранения совместимости со старыми версиями языка С. Для прекращения чтения символов с клавиатуры используем точку '.'.

Программный код решения примера

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #include <stdio.h>

#include <conio.h>

int main(void) {

char ch; FILE *f_in, *f_out;

char str[] = "D:\\data.txt"; // файл записи

char str2[] = "D:\\data2.txt";// файл перезаписи

if ((f_in = fopen(str, "w")) == NULL) {

printf("\n\t The file could not be opened.\n "); printf("\n Press any key: ");

_getch(); return -1;

}

printf("\n Enter the characters by pressing Enter and exit point:\n\n> ");

while ((ch = getchar()) != '.') { printf(" "); fputc(ch, f_in);} fclose(f_in);

if ((f_in = fopen(str, "r")) == NULL){

printf("\n\t The file could not be opened.\n "); printf("\n Press any key: ");

_getch(); return -1; }

if ((f_out = fopen(str2, "w")) == NULL){ printf("\n\t The file could not be opened.\n "); printf("\n Press any key: ");

_getch(); return -1;}

while( (ch = getc(f_in)) != EOF ) putc(ch, f_out);

fclose(f_in); fclose(f_out);

printf("\n\n Result of record look in file %s\n", str);

197

printf(" Result of rewriting look in file %s\n", str2);

printf("\n Press any key: "); _getch();

return 0;

}

В программе сначала открывается файл data.txt для записи в него символов, затем он закрывается. Этот же файл необходим для считывания записанных символов с целью записи их в другой файл под именем data2.txt. Всякий раз производится проверка возможности открытия файлов. Запись символов в текстовый файл выполняется с помощью функций putc() и fputc(), считывание символов из файла – посредством функции getc().

В среде Visual Studio стандартная функция fopen() языка С вызывает предупреждение при компиляции программы. Для его устранения в программу включена препроцессорная директива

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

Результат выполнения программы показан на рис.12.3.

Рис. 12.3. Консольный ввод символов для записи в файл

Задание2

1.Проверьте функцию fgetc() для чтения символов из файла.

2.Посимвольную запись в текстовый файл строки hello, world осуществите с предварительной инициализацией соответствующего символьного массива.

3.Программу выполните для записи фамилии пользователя в текстовые файлы и с помощью функций fopen_s().

4.Подготовьте текстовый файл со своими фамилией, именем, номером группы и специальности. Выполните чтение символов из этого файла с выводом на консоль и перезаписью в другой файл. Имя файла примите

198

compX.txt, где Х – номер компьютера, на котором выполняется лабораторная работа.

5.Запишите в текстовый файл прописные буквы латинского алфавита и их коды.

Пример 3. Написать программу чтения из текстового файла массива строк, вывода этих строк на консоль и записи их в другой файл.

Для решения примера используем функции: fgets() – для чтения строк из текстового файла, fputs() – для записи строк в текстовый файл. Содержание текстового файла для считывания – обложка книги [3]

=============================================

THE

_____________________________________________

C

_____________________________________________

PROGRAMMING LANGUAGE

=============================================

Second Edition

BRIAN W. KERIGHAN

DENNIS M. RITCHIE

AT & T Bell Laboratories

Murray Hill, New Jersey

Prentice Hall PTR, Upper Saddle River, New Jersey 07458

_________________________________________________________

Файлу, из которого будет считываться информация, присвоим имя data3.txt, файлу, куда она будет записываться, – data33.txt.

Программный код решения примера

#include <stdio.h> #include <conio.h>

int main(void) { char str[255+1];

char data3[] = "D:\\data3.txt"; char data33[] = "D:\\data33.txt"; FILE *fid, *fid2;

errno_t err;

if ((fopen_s(&fid, "D:\\data3.txt", "r")) ||

(err = fopen_s(&fid2, "D:\\data33.txt", "w")) != 0)

{ printf("\n\t The file could not be opened.\n ");

printf("\n Press any key: "); _getch();

return -1; }

199

while (fgets(str, 255, fid) != NULL) // чтение из data3.txt

{

}

fclose(fid);

fclose(fid2);

printf(" Read the information was produced from a file %s\n", data3);

printf(" Recorded information has been made to the file %s\n", data33);

printf("\n Press any key: "); _getch();

return 0;

}

В программе с помощью логического условия «или» ( || ) производится проверка корректности открытия файла data3.txt для чтения и файла data33.txt для записи. Вместо функции fopen() используется функция fopen_s(), которая применяется в MS Visual Studio.

Функция fgets() считывает строки из файла, на который имеется указатель *fid, и записывает их в символьный массив str[256]. Одно поле этой функции используется для определения количества считываемых символов с учетом символа завершения строки.

Первая функция fputs()нужна для вывода информации на консоль с помощью определения стандартного выходного потока stdout, который указывает на «обычное» средство вывода – дисплей. Вторая функция fputs() выводит символьный массив str[] в файл data33.txt с помощью файлового указателя *fid2. Вывод на дисплей и запись в файл будут осуществляться до тех пор, пока при чтении из файла data3.txt не обнаружится признак конца файла, т. е. NULL. Проверку можно выполнять также по числу считанных символов, а именно n –1, т. е. в данном случае 255 символов из 256.

Результат выполнения программы с выводом текстовой информации на консоль представлен на рис.12.4.

200