Файловые структуры, физическая организация файлов.
Файл — упорядоченный набор информации на внешнем носителе (наиболее часто на дисковом носителе).
Физическая информация файла на внешнем носителе соотносится с логической структурой данных оперативной памяти методами доступа операционных систем.
Обычно файловая система операционной системы компьютера содержит следующие средства:
управление файлами: хранение файлов, обращение к ним, их коллективное использование и защита;
обеспечение целостности файлов — гарантирование того, что файл содержит только то, что требовалось;
средства управления внешней памятью (распределяют внешнюю память для размещения файлов).
Дескриптор файла или блок управления файлом может включать следующую информацию:
строковое имя файла;
тип файла (расширение имени) — информация для пользователя о предполагаемой информации в файле;
размещение файла во внешней памяти;
тип организации файла (прямой, последовательный, индексно-последовательный и т. д.);
тип устройства (несъемный, съемный, допускающий только чтение и т. д.);
данные (атрибуты) для контроля доступа (владелец, групповой пользователь, допущенный и общедоступный пользователи);
диспозицию (файл постоянный или временный);
дату и время создания;
дату и время последней модификации.
Наиболее общими операциями работы с файлами являются следующие операции:
связывание полного имени файла с файловыми переменными;
открытие файла (например, для записи, только чтения, изменения длины);
закрытие файлов;
установление атрибутов файла.
Логическая организация файлов.
Программист имеет дело с логической организацией файла, представляя файл в виде определенным образом организованных логических записей. Логическая запись - это наименьший элемент данных, которым может оперировать программист при обмене с внешним устройством. Даже если физический обмен с устройством осуществляется большими единицами, операционная система обеспечивает программисту доступ к отдельной логической записи. На рисунке 2.33 показаны несколько схем логической организации файла. Записи могут быть фиксированной длины или переменной длины. Записи могут быть расположены в файле последовательно (последовательная организация) или в более сложном порядке, с использованием так называемых индексных таблиц, позволяющих обеспечить быстрый доступ к отдельной логической записи (индексно-последовательная организация). Для идентификации записи может быть использовано специальное поле записи, называемое ключом. В файловых системах ОС UNIX и MS-DOS файл имеет простейшую логическую структуру - последовательность однобайтовых записей.
Рис. 2.33. Способы логической организации файлов
Документирование файлов.
Структура файлов создается одновременно с выявлением оперативных структур данных и с разработки процедур записи информации в файл и считывания информации из файла. Описание файлов обычно начинается с указания назначения, полного имени файла, атрибутов, диспозиции, организации и вида доступа. В документальном описании организации файлов стандартной организации достаточно упомянуть тип этого файла. Например, файл типа текстовый в кодировке MS DOS. При необходимости можно дополнительно описать порядок смысловых строк теста.
Документирование порядка следования информации в файлах, состоящих из сблокированных записей фиксированной длины и с большим количеством полей, а также документирование сложных нетипизированных файлов обычно выполняют тремя способами.
Согласно первому способу порядок информации в файле определяется последовательным рассмотрением цепочек байтов файла с использованием таблиц.
По второму способу, порядок размещения информации в файле определяется комментированными описаниями оперативной структуры данных на языках программирования, из которых осуществляется запись информации в файл и в которые предполагается считывание информации из файла.
Согласно третьему способу описание, выполненное по второму способу, дополняется текстами процедур «чтения/записи» файла.
Практика показала, что использование документации файлов, составленной сторонними фирмами по второму и особенно по третьему способу не вызывало затруднений.
«Чтение/запись» файлов со сложной произвольной организацией, как правило, производится последовательными порциями. Первая порция считывается в статическую запись оперативной памяти. Эту запись называют заголовочной (header). Она содержит один или несколько байтов идентификации, которые необходимы для проверки подлинности файла (его принадлежности к конкретным программам). В заголовочной информации может быть указана версия файла. Считывание последующих порций осуществляется как в статические, так и в динамические связные переменные, причем их длина может определяться информацией, полученной как из заголовочной порции, так и из ряда предшествующих порций.