Определение текущей позиции в файле ее установка си

Обновлено: 04.07.2024

Описание работы с файлами в языке Си: открытие, закрытие и переименование файлов, функции бинарного чтения и текстового преобразования, диагностика ошибок. Определение текущей рабочей директории, текущего каталога диска и размера дискового пространства.

Рубрика	Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид	лабораторная работа
Язык	русский
Дата добавления	06.07.2009
Размер файла	38,2 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Кафедра: Автоматика и Информационные Технологии

РАБОТА С ФАЙЛАМИ, ДИРЕКТОРИЯМИ И ДИСКОВЫМ ПРОСТРАНСТВОМ

СОДЕРЖАНИЕ

1. Работа с файлами

1.1 Открытие файла: функция fopen

1.2 Диагностика ошибок: функция perror

1.3 Функции бинарного чтения и записи fread и fwrite

1.4 Закрытие файла: функция fclose

1.5 Пример: подсчет числа символов и строк в текстовом файле

1.6 Функции текстового преобразования sscanf и sprintf

1.7 Переименование файла

1.8 Определение текущей рабочей директории

1.9 Определение текущего каталога диска

1.10 Определение размера свободного дискового пространства

1.11 Определение/установка текущего диска

1.12 Создание, удаление, смена директорий

1.13 Поиск файла

1.14 Просмотр каталога диска

1.15 Создание уникального имени файла

1.16 Редактирование имени файла

2. Лабораторные задания

2.1 Переменное число параметров.

2.2 Многострочный ввод с клавиатуры

2.3 Объединение файлов

2.4 Замена в текстовом файле.

2.5 Ввод массивов.

2.6 Просмотр дисков

2.7 Структура каталога

3. Дополнительные задания

3.2 Комментарии в программе

1. Работа с файлами

Стандартная библиотека Си содержит набор функций для работы с файлами. Эти функции описаны в стандарте ANSI. Отметим, что файловый ввод-вывод не является частью языка Си, и ANSI-функции - не единственное средство ввода-вывода. Так, в операционной системе Unix более популярен другой набор функций ввода-вывода, который можно использовать не только для работы с файлами, но и для обмена по сети. В C++ часто используются библиотеки классов для ввода-вывода. Тем не менее, функции ANSI-библиотеки поддерживаются всеми Си-компиляторами, и потому программы, применяющие их, легко переносятся с одной платформы на другую. Прототипы функций ввода-вывода и используемые для этого типы данных описаны в стандартном заголовочном файле "stdio.h.

1.1 Открытие файла: функция fopen

Для доступа к файлу применяется тип данных FILE. Это структурный тип, имя которого задано с помощью оператора typedef в стандартном заголовочном файле <stdio.h>. Программисту не нужно знать, как устроена структура типа файл: ее устройство может быть системно зависимым, поэтому в целях переносимости программ обращаться явно к полям структуры FILE запрещено. Тип данных "указатель на структуру FILE” используется в программах как черный ящик: функция открытия файла возвращает этот указатель в случае успеха, и в дальнейшем все файловые функции применяют его для доступа к файлу.

Прототип функции открытия файла выглядит следующим образом:

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

Здесь path - путь к файлу (например, имя файла или абсолютный путь к файлу), mode - режим открытия файла. Строка mode может содержать несколько букв. Буква "r" (read) означает, что файл открывается для чтения (файл должен существовать). Буква "w" (write) означает запись в файл, при этом старое содержимое файла теряется, а в случае отсутствия файла он создается. Буква "a" (от слова append) означает запись в конец существующего файла или создание нового файла, если файл не существует.

В некоторых операционных системах имеются различия в работе с текстовыми и бинарными файлами (к таким системам относятся MS DOS и MS Windows; в системе Unix различий между текстовыми и бинарными файлами нет). В таких системах при открытии бинарного файла к строке mode следует добавлять букву "b" (от слова binary), а при открытии текстового файла -- букву "t" (от слова text). Кроме того, при открытии можно разрешить выполнять как операции чтения, так и записи; для этого используется символ + (плюс). Порядок букв в строке mode следующий: сначала идет одна из букв "r", "w", "a", затем в произвольном порядке могут идти символы "b", "t", "+". Буквы "b" и "t" можно использовать, даже если в операционной системе нет различий между бинарными и текстовыми файлами, в этом случае они просто игнорируются.

Значения символов в строке mode сведены в следующую таблицу:

Режимы открытия файла

Открыть существующий файл на чтение

Открыть файл на запись. Старое содержимое файла теряется, в случае отсутствия файла он создаётся.

Открыть файл на запись. Если файл существует, то запись производится в его конец.

Т екстовые файлы хранят данные в виде текста (sic!). Это значит, что если, например, мы записываем целое число 12345678 в файл, то записывается 8 символов, а это 8 байт данных, несмотря на то, что число помещается в целый тип. Кроме того, вывод и ввод данных является форматированным, то есть каждый раз, когда мы считываем число из файла или записываем в файл происходит трансформация числа в строку или обратно. Это затратные операции, которых можно избежать.

Текстовые файлы позволяют хранить информацию в виде, понятном для человека. Можно, однако, хранить данные непосредственно в бинарном виде. Для этих целей используются бинарные файлы.

Выполните программу и посмотрите содержимое файла output.bin. Число, которое ввёл пользователь записывается в файл непосредственно в бинарном виде. Можете открыть файл в любом редакторе, поддерживающем представление в шестнадцатеричном виде (Total Commander, Far) и убедиться в этом.

Запись в файл осуществляется с помощью функции

Функция возвращает число удачно записанных элементов. В качестве аргументов принимает указатель на массив, размер одного элемента, число элементов и указатель на файловый поток. Вместо массив, конечно, может быть передан любой объект.

Запись в бинарный файл объекта похожа на его отображение: берутся данные из оперативной памяти и пишутся как есть. Для считывания используется функция fread

Функция возвращает число удачно прочитанных элементов, которые помещаются по адресу ptr. Всего считывается count элементов по size байт. Давайте теперь считаем наше число обратно в переменную.

fseek

Одной из важных функций для работы с бинарными файлами является функция fseek

Эта функция устанавливает указатель позиции, ассоциированный с потоком, на новое положение. Индикатор позиции указывает, на каком месте в файле мы остановились. Когда мы открываем файл, позиция равна 0. Каждый раз, записывая байт данных, указатель позиции сдвигается на единицу вперёд.
fseek принимает в качестве аргументов указатель на поток и сдвиг в offset байт относительно origin. origin может принимать три значения

SEEK_SET - начало файла
SEEK_CUR - текущее положение файла
SEEK_END - конец файла. К сожалению, стандартом не определено, что такое конец файла, поэтому полагаться на эту функцию нельзя.

В случае удачной работы функция возвращает 0.

Дополним наш старый пример: запишем число, затем сдвинемся указатель на начало файла и прочитаем его.

Вместо этого можно также использовать функцию rewind, которая перемещает индикатор позиции в начало.

В си определён специальный тип fpos_t, который используется для хранения позиции индикатора позиции в файле.
Функция

используется для того, чтобы назначить переменной pos текущее положение. Функция

используется для перевода указателя в позицию, которая хранится в переменной pos. Обе функции в случае удачного завершения возвращают ноль.

возвращает текущее положение индикатора относительно начала файла. Для бинарных файлов - это число байт, для текстовых не определено (если текстовый файл состоит из однобайтовых символов, то также число байт).

Рассмотрим пример: пользователь вводит числа. Первые 4 байта файла: целое, которое обозначает, сколько чисел было введено. После того, как пользователь прекращает вводить числа, мы перемещаемся в начало файла и записываем туда число введённых элементов.

Вторая программа сначала считывает количество записанных чисел, а потом считывает и выводит числа по порядку.

Примеры

1. Имеется бинарный файл размером 10*sizeof(int) байт. Пользователь вводит номер ячейки, после чего в неё записывает число. После каждой операции выводятся все числа. Сначала пытаемся открыть файл в режиме чтения и записи. Если это не удаётся, то пробуем создать файл, если удаётся создать файл, то повторяем попытку открыть файл для чтения и записи.

2. Пишем слова в бинарный файл. Формат такой - сначало число букв, потом само слово без нулевого символа. Ели длина слова равна нулю, то больше слов нет. Сначала запрашиваем слова у пользователя, потом считываем обратно.

3. Задача - считать данные из текстового файла и записать их в бинарный. Для решения зачи создадим функцию обёртку. Она будет принимать имя файла, режим доступа, функцию, которую необходимо выполнить, если файл был удачно открыт и аргументы этой функции. Так как аргументов может быть много и они могут быть разного типа, то их можно передавать в качестве указателя на структуру. После выполнения функции файл закрывается. Таким образом, нет необходимости думать об освобождении ресурсов.

4. Функция saveInt32Array позволяет сохранить массив типа int32_t в файл. Обратная ей loadInt32Array считывает массив обратно. Функция loadInt32Array сначала инициализирует переданный ей массив, поэтому мы должны передавать указатель на указатель; кроме того, она записывает считанный размер массива в переданный параметр size, из-за чего он передаётся как указатель.

5. Создание таблицы поиска. Для ускорения работы программы вместо вычисления функции можно произвести сначала вычисление значений функции на интервале с определённой точностью, после чего брать значения уже из таблицы. Программа сначала производит табулирование функции с заданными параметрами и сохраняет его в файл, затем подгружает предвычисленный массив, который уже используется для определения значений. В этой программе все функции возвращают переменную типа Result, которая хранит номер ошибки. Если функция отработала без проблем, то она возвращает Ok (0).

6. У нас имеются две структуры. Первая PersonKey хранит логин, пароль, id пользователя и поле offset. Вторая структура PersonInfo хранит имя и фамилию пользователя и его возраст. Первые структуры записываются в бинарный файл keys.bin, вторые структуры в бинарный файл values.bin. Поле offset определяет положение соответствующей информации о пользователе во втором файле. Таким образом, получив PersonKey из первого файла, по полю offset можно извлечь из второго файла связанную с данным ключом информацию.

Зачем так делать? Это выгодно в том случае, если структура PersonInfo имеет большой размер. Извлекать массив маленьких структур из файла не накладно, а когда нам понадобится большая структура, её можно извлечь по уже известному адресу в файле.

Всё ещё не понятно? – пиши вопросы на ящик

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.

Файл – это именованная область данных на каком-либо носителе информации. Типы файлов (относительно языка «СИ»):
текстовые;
бинарные.

Основные операции производимые над файлами:
Открытие файлов.
Чтение и запись данных.
Закрытие файлов.
Дополнительные операции:
Навигация по файлу.
Обработка ошибок работы с файлами.
Удаление и переименование файлов.
Описание переменной

FILE *имя = NULL;
Открытие файла
FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);
filename – название файла.
mode – режим открытия.

Функция возвращает указатель на файл, если тот был успешно открыт. В противном случае – NULL. Только имя, если файл находится в текущем каталоге. Иначе необходимо указать абсолютный или относительный путь к файлу.
Примеры:
"data.txt”
"..\\files\\data.txt"
"d:\\temp\\data.txt"

r	только чтение
w	Только запись. Если файл существовал, то он переписывается.
a	Добавление: открытие файла для записи в конец, или создание файла.
r+	Открывает файл для обновления (чтение и запись).
w+	Открывает файл для обновления (чтение и запись), переписывая файл, если он существует.
a+	Открывает файл для записи в конец файла или для чтения.

Перенаправление потоков
FILE * freopen(const char *filename, const char *mode, FILE *stream);

Функция возвращает:
Указатель на файл – все нормально,
NULL – ошибка переопределения.

Закрытие файла
int fclose(FILE *stream);
stream - указатель на открытый файл.

Функция возвращает:
0 – файл успешно закрыт.
1 – произошла ошибка закрытия файла.

Проверка на достижение конца файла
int feof(FILE *stream);
stream - указатель на открытый файл.

Функция возвращает:
0 – если конец файла еще не достигнут.
!0 – достигнут конец файла.

Открытие текстовых файлов
Во втором параметре дополнительно указывается символ t (необязательно):
rt, wt, at, rt+, wt+, at+

Форматированное чтение
int fscanf(FILE *stream, const char * format, [arg] . );

Функция возвращает:
>0 – число успешно прочитанных переменных,
0 – ни одна из переменных не была успешно прочитана,
EOF – ошибка или достигнут конец файла.
Чтение строки
char * fgets(char * buffer, int maxlen, FILE *stream);

Функция возвращает:
buffer – все нормально,
NULL – ошибка или достигнут конец файла.
Чтение строки
char * fgets(char * buffer, int maxlen, FILE *stream);

Функция возвращает:
buffer – все нормально,
NULL – ошибка или достигнут конец файла.
Чтение символа
int fgetc(FILE *stream);
Функция возвращает:
код символа – если все нормально,
EOF – если ошибка или достигнут конец файла.
Помещение символа обратно в поток
int ungetc(int c, FILE *stream);
Функция возвращает:
код символа – если все успешно,
EOF – произошла ошибка.

Форматированный вывод
int fprintf(FILE *stream, const char *format, [arg] . );
Функция возвращает:
число записанных символов – если все нормально,
отрицательное значение – если ошибка.
Запись строки
int fputs(const char *string, FILE *stream);
Функция возвращает:
число записанных символов – все нормально,
EOF – произошла ошибка.
Запись символа
int fputc(int c, FILE *stream);
Функция возвращает:
код записанного символа – все нормально,
EOF – произошла ошибка.
Открытие бинарных файлов
Во втором параметре дополнительно указывается символ b (обязательно):rb, wb, ab, rb+, wb+, ab+
Чтение из бинарных файлов
size_t fread(void *buffer, size_t size, size_t num,FILE *stream);
Функция возвращает количество прочитанных блоков. Если оно меньше num, то произошла ошибка или достигнут
конец файла.

Запись в бинарный файл
size_t fwrite(const void *buffer, size_t size, size_t num, FILE *stream);
Функция возвращает количество записанных блоков. Если оно меньше num, то произошла ошибка.

Чтение текущего смещения в файле:
long int ftell(FILE *stream);
Изменение текущего смещения в файле:
int fseek(FILE *stream, long int offset, int origin);

SEEK_SET (0) – от начала файла.
SEEK_CUR (1) – от текущей позиции.
SEEK_END (2) – от конца файла.
Функция возвращает:
0 – все нормально,
!0 – произошла ошибка.
Перемещение к началу файла:
void rewind(FILE *stream);
Чтение текущей позиции в файле:
int fgetpos(FILE *stream, fpos_t *pos);
Установка текущей позиции в файле:
int fsetpos(FILE *stream, const fpos_t *pos);
Функции возвращают:
0 – все успешно,
!0 – произошла ошибка.
Структура fpos_t:
typedef struct fpos_t long off;
mbstate_t wstate;
> fpos_t;

Функция очистки буфера:
int fflush(FILE *stream);
Функция возвращает:
0 – все нормально.
EOF – произошла ошибка.
Функция управления буфером:
void setbuf(FILE *stream, char * buffer);

Создает буфер размером BUFSIZ. Используется до ввода или вывода в поток.

Функция создания временного файла:
FILE * tmpfile(void);
Создает временный файл в режиме wb+. После закрытия файла, последний автоматически удаляется.
Функция генерации имени временного файла:
char * tmpnam(char *buffer);

Функция удаления файла:
int remove(const char *filename);
Функция переименования файла:
int rename(const char *fname, const char *nname);
Функции возвращают:
0 – в случае успеха,
!0 – в противном случае.

Читайте также: