Какой заголовочный файл с содержит инструкции файлового ввода вывода

Обновлено: 03.07.2024

Для удобства обращения информация в запоминающих устройствах хранится в виде файлов.

Файл – именованная область внешней памяти, выделенная для хранения массива данных. Данные, содержащиеся в файлах, имеют самый разнообразный характер: программы на алгоритмическом или машинном языке; исходные данные для работы программ или результаты выполнения программ; произвольные тексты; графические изображения и т. п.

Каталог ( папка , директория ) – именованная совокупность байтов на носителе информации, содержащая название подкаталогов и файлов, используется в файловой системе для упрощения организации файлов.

Файловой системой называется функциональная часть операционной системы, обеспечивающая выполнение операций над файлами. Примерами файловых систем являются FAT (FAT – File Allocation Table, таблица размещения файлов), NTFS, UDF (используется на компакт-дисках).

Существуют три основные версии FAT: FAT12, FAT16 и FAT32. Они отличаются разрядностью записей в дисковой структуре, т.е. количеством бит, отведённых для хранения номера кластера. FAT12 применяется в основном для дискет (до 4 кбайт), FAT16 – для дисков малого объёма, FAT32 – для FLASH-накопителей большой емкости (до 32 Гбайт).

Рассмотрим структуру файловой системы на примере FAT32.

Файловая структура FAT32

Устройства внешней памяти в системе FAT32 имеют не байтовую, а блочную адресацию. Запись информации в устройство внешней памяти осуществляется блоками или секторами.

Сектор – минимальная адресуемая единица хранения информации на внешних запоминающих устройствах. Как правило, размер сектора фиксирован и составляет 512 байт. Для увеличения адресного пространства устройств внешней памяти сектора объединяют в группы, называемые кластерами.

Кластер – объединение нескольких секторов, которое может рассматриваться как самостоятельная единица, обладающая определёнными свойствами. Основным свойством кластера является его размер, измеряемый в количестве секторов или количестве байт.

Файловая система FAT32 имеет следующую структуру.

Нумерация кластеров, используемых для записи файлов, ведется с 2. Как правило, кластер №2 используется корневым каталогом, а начиная с кластера №3 хранится массив данных. Сектора, используемые для хранения информации, представленной выше корневого каталога, в кластеры не объединяются.
Минимальный размер файла, занимаемый на диске, соответствует 1 кластеру.

Загрузочный сектор начинается следующей информацией:

EB 58 90 – безусловный переход и сигнатура;
4D 53 44 4F 53 35 2E 30 MSDOS5.0;
00 02 – количество байт в секторе (обычно 512);
1 байт – количество секторов в кластере;
2 байта – количество резервных секторов.

Кроме того, загрузочный сектор содержит следующую важную информацию:

0x10 (1 байт) – количество таблиц FAT (обычно 2);
0x20 (4 байта) – количество секторов на диске;
0x2С (4 байта) – номер кластера корневого каталога;
0x47 (11 байт) – метка тома;
0x1FE (2 байта) – сигнатура загрузочного сектора ( 55 AA ).

Сектор информации файловой системы содержит:

0x00 (4 байта) – сигнатура ( 52 52 61 41 );
0x1E4 (4 байта) – сигнатура ( 72 72 41 61 );
0x1E8 (4 байта) – количество свободных кластеров, -1 если не известно;
0x1EС (4 байта) – номер последнего записанного кластера;
0x1FE (2 байта) – сигнатура ( 55 AA ).

Таблица FAT содержит информацию о состоянии каждого кластера на диске. Младшие 2 байт таблицы FAT хранят F8 FF FF 0F FF FF FF FF (что соответствует состоянию кластеров 0 и 1, физически отсутствующих). Далее состояние каждого кластера содержит номер кластера, в котором продолжается текущий файл или следующую информацию:

00 00 00 00 – кластер свободен;
FF FF FF 0F – конец текущего файла.

Корневой каталог содержит набор 32-битных записей информации о каждом файле, содержащих следующую информацию:

8 байт – имя файла;
3 байта – расширение файла;

8 байт – имя файла;
3 байта – расширение файла;
1 байт – атрибут файла:
1 байт – зарезервирован;
1 байт – время создания (миллисекунды) (число от 0 до 199);
2 байта – время создания (с точностью до 2с):
2 байта – дата создания:
2 байта – дата последнего доступа;
2 байта – старшие 2 байта начального кластера;
2 байта – время последней модификации;
2 байта – дата последней модификации;
2 байта – младшие 2 байта начального кластера;
4 байта – размер файла (в байтах).

В случае работы с длинными именами файлов (включая русские имена) кодировка имени файла производится в системе кодировки UTF-16. При этого для кодирования каждого символа отводится 2 байта. При этом имя файла записывается в виде следующей структуры:

1 байт последовательности;
10 байт содержат младшие 5 символов имени файла;
1 байт атрибут;
1 байт резервный;
1 байт – контрольная сумма имени DOS;
12 байт содержат младшие 3 символа имени файла;
2 байта – номер первого кластера;
остальные символы длинного имени.

Далее следует запись, включающая имя файла в формате 8.3 в обычном формате.

Работа с файлами в языке Си

Для программиста открытый файл представляется как последовательность считываемых или записываемых данных. При открытии файла с ним связывается поток ввода-вывода . Выводимая информация записывается в поток, вводимая информация считывается из потока.

Когда поток открывается для ввода-вывода, он связывается со стандартной структурой типа FILE , которая определена в stdio.h . Структура FILE содержит необходимую информацию о файле.

Открытие файла осуществляется с помощью функции fopen() , которая возвращает указатель на структуру типа FILE , который можно использовать для последующих операций с файлом.

"r" — открыть файл для чтения (файл должен существовать);
"w" — открыть пустой файл для записи; если файл существует, то его содержимое теряется;
"a" — открыть файл для записи в конец (для добавления); файл создается, если он не существует;
"r+" — открыть файл для чтения и записи (файл должен существовать);
"w+" — открыть пустой файл для чтения и записи; если файл существует, то его содержимое теряется;
"a+" — открыть файл для чтения и дополнения, если файл не существует, то он создаётся.

Функция fclose() закрывает поток или потоки, связанные с открытыми при помощи функции fopen() файлами. Закрываемый поток определяется аргументом функции fclose() .

Возвращаемое значение: значение 0, если поток успешно закрыт; константа EOF , если произошла ошибка.

Чтение символа из файла:

Аргументом функции является указатель на поток типа FILE . Функция возвращает код считанного символа. Если достигнут конец файла или возникла ошибка, возвращается константа EOF .

Запись символа в файл:

Аргументами функции являются символ и указатель на поток типа FILE . Функция возвращает код считанного символа.

Функции fscanf() и fprintf() аналогичны функциям scanf() и printf() , но работают с файлами данных, и имеют первый аргумент — указатель на файл.

Функции fgets() и fputs() предназначены для ввода-вывода строк, они являются аналогами функций gets() и puts() для работы с файлами.

Копирует строку в поток с текущей позиции. Завершающий нуль- символ не копируется.
Пример Ввести число и сохранить его в файле s1.txt. Считать число из файла s1.txt, увеличить его на 3 и сохранить в файле s2.txt.

По мере увеличения размера программ весь код уже не помещается в нескольких файлах, записывать каждый раз предварительные объявления для функций, которые мы хотим использовать, но которые находятся в других файлах, становится всё утомительнее и утомительнее. Хорошо было бы, если бы все предварительные объявления находились в одном месте, не так ли?

Заголовочные файлы из Стандартной библиотеки C++

Рассмотрим следующую программу:

Результат выполнения программы:

Как правило, в заголовочных файлах записываются только объявления, без определений. Следовательно, если cout только объявлен в заголовочном файле iostream, то где же он определяется? Ответ: в Стандартной библиотеке С++, которая автоматически подключается к вашему проекту на этапе линкинга.

Пишем свои собственные заголовочные файлы

Теперь давайте вернемся к примеру, который мы обсуждали на предыдущем уроке. У нас было два файла: add.cpp и main.cpp.

int add ( int x , int y ) ; // предварительное объявление с использованием прототипа функции std :: cout << "The sum of 3 and 4 is " << add ( 3 , 4 ) << std :: endl ;

Примечание: Если вы создаете все файлы заново, то не забудьте добавить add.cpp в свой проект, чтобы он был подключен к компиляции.

И здесь нам на помощь приходят заголовочные файлы. Достаточно просто написать один заголовочный файл и его можно будет повторно использовать в любом количестве программ. Также и вносить изменения в такой код (например, добавление еще одного параметра) гораздо легче, нежели чем шерстить по всем файлам в поисках используемых функций.

Написать свой собственный заголовочный файл не так уж и сложно. Заголовочные файлы состоят из двух частей:

Директивы препроцессора — в частности, header guards, которые предотвращают вызов заголовочного файла больше одного раза из одного и того же файла (об этом детально на следующем уроке).

Содержимое заголовочного файла — набор объявлений.

Все ваши заголовочные файлы (которые вы написали самостоятельно) должны иметь расширение .h .

// Начнем с директив препроцессора. ADD_H – это произвольное уникальное имя (обычно используется имя заголовочного файла) int add ( int x , int y ) ; // прототип функции add() (не забывайте точку с запятой в конце!)

Чтобы использовать этот файл в main.cpp, вам сначала нужно будет подключить его к проекту.

main.cpp, в котором мы подключаем add.h:

std :: cout << "The sum of 3 and 4 is " << add ( 3 , 4 ) << std :: endl ;

add.cpp остается без изменений:

Если вы получили ошибку от линкера, что функция аdd() не определена, то убедитесь, что вы корректно подключили add.cpp к вашему проекту (и к компиляции тоже)!

Стоит отметить, что одни заголовочные файлы могут подключать другие заголовочные файлы. Тем не менее, так делать не рекомендуется.

Почему iostream пишется без окончания .h?

Когда C++ только создавался, все файлы библиотеки Runtime имели окончание .h. Оригинальные версии cout и cin объявлены в iostream.h. При стандартизации языка С++ комитетом ANSI, решили перенести все функции из библиотеки Runtime в пространствo имен std, чтобы предотвратить возможность возникновения конфликтов имен с пользовательскими идентификаторами (что, между прочим, является хорошей идеей). Тем не менее, возникла проблема: если все функции переместить в пространство имен std, то старые программы переставали работать!

Когда вы подключаете заголовочный файл из Стандартной библиотеки C++, убедитесь, что вы используете версию без .h (если она существует). В противном случае, вы будете использовать устаревшую версию заголовочного файла, который уже больше не поддерживается.

Кроме того, многие библиотеки, унаследованные от языка Cи, которые до сих пор используются в C++, также были продублированы с добавлением префикса c (например, stdlib.h стал cstdlib). Функционал этих библиотек также перенесли в пространство имен std, чтобы избежать возможность возникновения конфликтов имен с пользовательскими идентификаторами.

Можно ли записывать определения в заголовочных файлах?

Язык C++ не будет жаловаться, если вы это сделаете, но так делать не принято.

Иногда делаются исключения для простых функций, которые вряд ли изменятся (например, где определение состоит всего лишь из одной строки).

Советы

Вот несколько советов по написанию собственных заголовочных файлов:

Всегда используйте директивы препроцессора.

Не определяйте переменные в заголовочных файлах, если это не константы. Заголовочные файлы следует использовать только для объявлений.

Функционал потоков ввода/вывода не определен как часть языка C++, а предоставляется Стандартной библиотекой C++ (и, следовательно, находится в пространстве имен std). На предыдущих уроках мы подключали заголовочный файл библиотеки iostream и использовали объекты cin и cout для простого ввода/вывода данных. На этом уроке мы детально рассмотрим библиотеку iostream.

Библиотека iostream

При подключении заголовочного файла iostream, мы получаем доступ ко всей иерархии классов библиотеки iostream, отвечающих за функционал ввода/вывода данных (включая класс, который называется iostream). Иерархия этих классов выглядит примерно следующим образом:

Потоки в С++

Мы будем иметь дело с двумя типами потоков. Поток ввода (или «входной поток») используется для хранения данных, полученных от источника данных: клавиатуры, файла, сети и т.д. Например, пользователь может нажать клавишу на клавиатуре в то время, когда программа не ожидает ввода. Вместо игнорирования нажатия клавиши, данные помещаются во входной поток, где затем ожидают ответа от программы.

И наоборот, поток вывода (или «выходной поток») используется для хранения данных, предоставляемых конкретному потребителю данных: монитору, файлу, принтеру и т.д. При записи данных на устройство вывода, это устройство может быть не готовым принять данные немедленно. Например, принтер все еще может прогреваться, когда программа уже записывает данные в выходной поток. Таким образом, данные будут находиться в потоке вывода до тех пор, пока принтер не начнет их использовать.

Некоторые устройства, такие как файлы и сети, могут быть источниками как ввода, так и вывода данных.

Хорошая новость заключается в том, что программисту не нужно знать детали взаимодействия потоков с разными устройствами и источниками данных, ему нужно только научиться взаимодействовать с этими потоками для чтения и записи данных.

Ввод/вывод в C++

Хотя класс ios является дочерним классу ios_base , очень часто именно этот класс будет наиболее родительским классом, с которым вы будете работать/взаимодействовать напрямую. Класс ios определяет кучу разных вещей, которые являются общими для потоков ввода/вывода.

Класс istream используется для работы с входными потоками. Оператор извлечения >> используется для извлечения значений из потока. Это имеет смысл: когда пользователь нажимает на клавишу клавиатуры, код этой клавиши помещается во входной поток. Затем программа извлекает это значение из потока и использует его.

Класс ostream используется для работы с выходными потоками. Оператор вставки << используется для помещения значений в поток. Это также имеет смысл: вы вставляете свои значения в поток, а затем потребитель данных (например, монитор) использует их.

Класс iostream может обрабатывать как ввод, так и вывод данных, что позволяет ему осуществлять двунаправленный ввод/вывод.

Наконец, остались 3 класса, оканчивающиеся на _withassign . Эти потоковые классы являются дочерними классам istream , ostream и iostream (соответственно). В большинстве случаев вы не будете работать с ними напрямую.

Стандартные потоки в C++

Стандартный поток — это предварительно подключенный поток, который предоставляется программе её окружением. Язык C++ поставляется с 4-мя предварительно определенными стандартными объектами потоков, которые вы можете использовать (первые три вы уже встречали):

cin — класс istream_withassign , связанный со стандартным вводом (обычно это клавиатура);

cout — класс ostream_withassign , связанный со стандартным выводом (обычно это монитор);

cerr — класс ostream_withassign , связанный со стандартной ошибкой (обычно это монитор), обеспечивающий небуферизованный вывод;

clog — класс ostream_withassign , связанный со стандартной ошибкой (обычно это монитор), обеспечивающий буферизованный вывод.

Небуферизованный вывод обычно обрабатывается сразу же, тогда как буферизованный вывод обычно сохраняется и выводится как блок. Поскольку clog используется редко, то его обычно игнорируют.

Работа с файлами с использованием конструкций языка Си была рассмотрена здесь.

Для работы с файлами необходимо подключить заголовочный файл <fstream> . В нем определены несколько классов и подключены заголовочные файлы

Файловый ввод-вывод аналогичен стандартному вводу-выводу, единственное отличие – это то, что ввод-вывод выполнятся не на экран, а в файл.

Если ввод-вывод на стандартные устройства выполняется с помощью объектов cin и cout , то для организации файлового ввода-вывода достаточно создать собственные объекты, которые можно использовать аналогично этим операторам.

При работе с файлом можно выделить следующие этапы:

создать объект класса fstream (возможно, ofstream или ifstream );
связать объект класса fstream с файлом, который будет использоваться для операций ввода-вывода;
осуществить операции ввода-вывода в файл;
закрыть файл.

В результате будет создан файл

Режимы открытия файлов устанавливают характер использования файлов. Для установки режима в классе ios предусмотрены константы, которые определяют режим открытия файлов.

Константа	Описание
ios::in	открыть файл для чтения
ios::out	открыть файл для записи
ios::ate	при открытии переместить указатель в конец файла
ios::app	открыть файл для записи в конец файла
ios::trunc	удалить содержимое файла, если он существует
ios::binary	открытие файла в двоичном режиме

Режимы открытия файлов можно устанавливать непосредственно при создании объекта или при вызове метода open() .

ofstream fout( "file.txt" , ios::app);
fout.open( "file.txt" , ios::app);

Режимы открытия файлов можно комбинировать с помощью поразрядной логической операции ИЛИ | , например:

ios::out | ios::in - открытие файла для записи и чтения.

Произвольный доступ к файлу

Система ввода-вывода С++ позволяет осуществлять произвольный доступ с использованием методов seekg() и seekp() .

ifstream &seekg(Смещение, Позиция);
ofstream &seekp(Смещение, Позиция);

Смещение определяет область значений в пределах файла ( long int ).

Система ввода-вывода С++ обрабатывает два указателя, ассоциированные с каждым файлом:

get pointer g - определяет, где именно в файле будет производиться следующая операция ввода;
put pointer p - определяет, где именно в файле будет производиться следующая операция вывода.

Позиция смещения определяется как

Позиция	Значение
ios::beg	Начало файла
ios::cur	Текущее положение
ios::end	Конец файла

Всякий раз, когда осуществляются операции ввода или вывода, соответствующий указатель автоматически перемещается.
С помощью методов seekg() и seekp() можно получить доступ к файлу в произвольном месте.

Можно определить текущую позицию файлового указателя, используя следующие функции:

streampos tellg() - позиция для ввода
streampos tellp() - позиция для вывода

В результате выполнения первой части программы будет создан файл

Вторая часть программы выведет в консоль

Ещё один пример. Допустим, нам нужно заполнять таблицу

Причем каждая вновь введенная строка должна размещаться в таблице непосредственно под "шапкой".

Алгоритм решения задачи следующий:

формируем очередную строку для вывода
открываем файл для чтения, считываем из него данные и сохраняем их в массив строк
закрываем файл
открываем файл для записи
выводим "шапку" таблицы
выводим новую строку
выводим все сохраненные строки обратно в файл, начиная со строки после шапки

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46

fstream inOut;
inOut.open( "file.txt" , ios::in); // открываем файл для ввода
// Считываем из файла имеющиеся данные
int count = 0;
while (inOut.getline(line[count], 100)) count++;
inOut.close(); // закрываем файл

Результат выполнения:

Полученный файл данных:

Здравствуйте Елена. Скажите, а можно ли как то узнать наступивший конец файла. Например, если количество строк в файле неизвестно, а нужно организовать цикл по их считыванию и прервать его по окончанию файла. Елена, здравствуйте! Помогите, пожалуйста. Есть код, работающий, но вывод делает в консоль, а так как вывод очень большой, то все результаты там не помещаются, только малая последняя часть. Подскажите, пожалуйста, где и что изменить, чтоб вывод записывало в файл. Если можно очень подробно или прям конкретным примером, я со всем этим только только столкнулась, поэтому пока не особо соображаю(( Вот мой код 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32 import static java.lang.System.out;
import java.util.Arrays;
class Combinations
private static final int M = 12;
private static final int N = 24;
private static int [] generateCombinations( int [] arr)
if (arr == null)
arr = new int [M];
for ( int i = 0; i < M; i++)
arr[i] = i + 1;
return arr;
>
for ( int i = M - 1; i >= 0; i--)
if (arr[i] < N - M + i + 1)
arr[i]++;
for ( int j = i; j < M - 1; j++)
arr[j + 1] = arr[j] + 1;
return arr;
>
return null;
>
public static void main(String args[])
int [] arr = null;
while ((arr = generateCombinations(arr)) != null)
out.println(Arrays.toString(arr));
>
>
В настройках консоли (меню в верхнем левом углу) изменить размер буфера Думаю, что "в правильную". Можно попробовать взять, например, среднее арифметическое для каждой точки из двух файлов. Но это нужно анализировать при отладке. Елена, здравствуйте, с вами можно как-то связаться, помимо того как здесь в комментариях? Можно через форму обратной связи на сайте или через ВК Елена, здравствуйте. Подскажите, пожалуйста, как можно сделать так, чтобы из первой строки файла считывался размер массива, а из второй - его элементы, количество которых равно значению из первой строки. Не нашла у вас на сайте ничего про построчный ввод из файла. Заранее спасибо. Ввод из файла осуществляется аналогично консольному вводу. После считывания порции данных указатель позиции файла автоматически перемещается на ее конец. Да, но у вас в статьях нет ничего про, к примеру, getline. По вашим статьям я изучаю практически все, очень понятно и доходчиво написано, но этот блок то ли я не могу найти, то ли его нет. Подскажите, у вас на сайте есть статья, где более подробно описывается файловый ввод и вывод? Здравствуйте, попыталась сделать вывод данных в файл, но почему то только создался документ, а данных там нет. Что не так?

ofstream fout( "file.txt" , ios::out);
fout.open( "file.txt" , ios::out);
for ( int i = 0; i < SIZE; i++)
for ( int j = 0; j < SIZE; j++)
printf( "%5d " , a[i][j]);
printf( "\n" );

Вы выводите в файл указатель на строку, а не элементы матрицы Не совсем понимаю цель этого действия. Почему нельзя создать пустую строку? А вообще sr[0]=0; И ещё один вопрос. Можно ли ввести несколько слов с консоли в одно значение char? Можно ли как-то скопировать половину строки ? Выше вы копировали от середины и до конца, но мне нужно наоборот- от начала до середины ( или 10-го символа) Вроде рассмотрены оба варианта: поиск позиции от начала строки и от конца Не совсем правильно сформулировала , от определённого индекса до определённого индекса. То есть, у нас есть строка(char sr[50]="blablablabla";) Я хочу скопировать с третього индекса по 10. Мы с файлом работе м или со строкой? Если со строкой, то функция strncpy(&sr[3], 7, dst); 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46 надо сделать типа чтобы еще можно было добавить людей в список и выровнять это все Почему файл объявлен как поток вывода, а открывается для ввода? Чему равен count? Где тут люди? Почему при вводе нет цикла? 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55

Читайте также: