Потокове введення і виведення

     Класичний підхід, прийнятий в С, полягає в тому, що інформація про потік заноситься в структуру FILE, яка визначена у файлі stdio.h. Файл відкривається за допомогою функції fopen, яка повертає покажчик на структуру типу FILE.
typedef struct
{
     short level;           //рівень буферу
     unsigned flags;           //статус файлу
     char fd;           //дескриптор файла
     char hold;           //попередній символ,якщо немає буферу
     short bsize;           //розмір буферу
     unsigned char *buffer;      //буфер передавання даних
     unsigned char *curp;      //поточний активний покажчик
     short token;           //перевірка коректності
} FILE;
     Функція відкриття файла :
FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);
де FІLE - це керуюча структура для потоку;

filename-ім'я файла;

mode - режим відкриття файла (таблиця 1).

Функція відкриває файл із заданим ім'ям і зв'язує з ним потік.
     

Таблиця 1 - Значення аргументу mode функції fopen()

     До вказаних специфікаторів в кінці або перед символом "+" може додаватися символ "t" (текстовий файл), або "b" (бінарний, двійковий файл). При відсутності в рядку "b" або "t", режим визначається глобальною змінною _fmode, яка знаходиться в файлі fcntl.h.

     Файлова змінна (потік) не призначена для прямого використання. Потік є програмною надбудовою над файлом, що надає програмістові додатковий сервіс. Крім спільного відкриття потоку й файлу (fopen), можна відкрити потік й асоціювати його із вже відкритим файлом (fdopen), відкрити файл й асоціювати його із уже відкритим потоком (freopen).

     Закриває потік і вивантажує буфери функція:

іnt fclose(FІLE *stream ) ;.

Функція повертає 0 при успіху й EOF при помилці.

EOF - константа, яка знаходиться в stdіo.h.

іnt fcloseall(voіd);.

Функція закриває всі відкриті потоки, крім стандартних: stdіn, stdout, stdprn, stderr й stdaux.

     Розглянемо спочатку роботу з текстовими файлами. Відкриття текстового файлу test.txt може мати вигляд.

#include<stdio.h>
void main()
{
     …
     FILE *f;
     if ((f=fopen("test.txt", "rt"))==NULL)
     {
          printf("Файл не вдалося відкрити.\n");
          return 1;
     }
     …
     fclose(f);
     …
}

     В даному прикладі змінна f зв'язується з файлом "test.txt", який відкривається як текстовий тільки для читання. З відкритого таким чином файлу можна читати інформацію. Після закінчення роботи з файлом, його необхідно закрити за допомогою функції fclose(). Якщо в програмі відкрито декілька файлів і вони можуть бути закриті одночасно, то для одночасного закриття файлів використовується функція fcloseall(). Якщо файл відкривався би за допомогою

fopen("test.txt", "rt+");,

то можна було б не тільки читати, але й записувати в нього інформацію.
     З текстового файла можна читати інформацію по рядках, по символах або за форматом.
     Читання символу з потоку виконується функцією:

іnt fgetc(FІLE *stream);

Функція повертає код символу. При помилці повертає EOF.

     Запис символу в потік виконується функцією:

іnt fputc(іnt c, FІLE *stream); - повертає код символу c. При помилці повертає EOF.

     Читання символу зі стандартного потоку stdіn виконується функцією

іnt fgetchar(voіd);

     Запис символу в стандартний потік stdout виконується функцією

іnt fputchar(іnt c);

Приклад 1. Скопіювати файл у другий файл.

#include <stdio.h>

void main()

{

     FILE *in = fopen ("noname00.cpp","rt");

     FILE *out = fopen ("noname00.000","wt");

     if (!in) return;

     while (!feof(in))

          fputc(fgetc(in), out);

     fcloseall();

}

     Функція feof() перевіряє, чи є прочитаний символ завершення файла. Якщо такий символ прочитаний, то feof() повертає ненульове значення і цикл завершується.

     Читання рядка здійснюється за допомогою функції:
char *fgets(char *s,int n,FILE *stream);

де s - покажчик на буфер, в який читається рядок;

n - кількість символів.

Читання символу в рядок проходить або до появи символу кінця рядка "\n", або читається n-1 символ. В кінці прочитаного рядка записується нульовий символ. Читання припиняється, коли досягнуто кінця рядка або прочитано n-1 символів з файлу. Рядок у буфері замикається нульовим символом.

     Запис рядка в потік виконується функцією:

char *fputs(char *s,FІLE *stream);.

Функція повертає покажчик на останній записаний символ або EOF при помилці. Нульовий символ рядка не копіюється.

Приклад 2. Скопіювати текстовий файл у другий файл по рядках.

#include <stdio.h>

void main()

{

     const int n = 100;

     char buf [n];

     FILE *in = fopen ("noname00. cpp","r");

     FILE *out = fopen ("noname00. 000","w");

     if (!in) return;

     while (!feof(in))

     {

          fgets(buf, n, in);

          fputs(buf, out);

     }

     fcloseall();

}

     Читання з текстового файлу форматованих даних може здійснюватися функцією:
int fscanf(FILE *stream, const char *format[, address, …]);
де stream - файловий потік;

format - визначає рядок форматування аргументів, які задаються своїми адресами(address).
     При форматованому читанні можуть виникати помилки у зв'язку з досягненням завершення файлу або невірним форматом записаних у файлі даних. Перевірити, чи успішно пройшло читання даних можна за значенням, яке повертає функція fscanf(). При успішному читанні вона повертає кількість прочитаних полів. Тому читання даних можна організовувати наступним чином :
if (fscanf(f,"%d%d%d",&a,&b,&c)!=3)
{
     printf("Помилка читання!\n");
};
     Функція fscanf розглядає вхідний потік як послідовність полів введення. Поле введення закінчується:

- першим символом пробілу (але не включає його);

- першим символом, що не може бути перетворений по специфікації формату, зіставленої цьому полю;

- (n+1)-м символом, якщо специфікація включає ширину поля в n символів.

     Функція переглядає послідовність полів введення, форматує їх і розміщує по адресах - аргументах fscanf. Число адрес, специфікацій формату й полів введення повинне бути погоджене.

     Рядок формату складається з невідображуваних символів (' ',\t,\n), відображуваних символів (всі інші, крім '%') і специфікаторів формату. Якщо fscanf зустрічає невідображуваний символ у форматному рядку, вона буде зчитувати, але не зберігати всі невідображувані символи вхідного потоку аж до першого відображуваного символу. Якщо fscanf зустрічає відображуваний символ у форматному рядку, вона прочитає, але не збереже відповідний символ вхідного потоку.

     Специфікація формату пропонує fscanf читання, перетворення й розміщення в пам'яті одного вхідного поля. Загальний вид специфікації формату:

%[*] [ширина] [модиф. розміру] [модиф. типу арг.] символ типу,

де * - скасовує присвоювання поля введення;

ширина - максимальне число символів,які зчитуються;

модифікатор розміру - N - near, F - far;

модифікатор типу аргументу - змінює тип адресного аргументу;

символ типу - символ специфікації типу - обов'язковий елемент формату.
     Функція форматованного виведення :
int fprintf(FILE *stream, const char *format[,argument,…]);.

     Зверніть увагу, що фукція fscanf повертає адресу на паратетр вводу, фукція fprintf отримує ім'я змінної для виведення в файл.

Приклад 3. Форматоване введення/виведення
#include<stdio.h>
void main()
{
     FILE *fi;
     int age;
     fi=fopen("age.txt","r");      // відкриття файла для читання
     fscanf(fi,"%d",&age);      //читання з файла числового значення
     fclose(fi);          // закриття файла
     fi=fopen("data.txt", "a"); // відкриття файла для додавання інформації в кінець

     fprintf(fi, "Age==%d.\n",age); // запис рядка в файл
     fclose(fi);           // закриття файла
}

     Нижче наведені інші функції форматного введення з вказівкою заголовного файлу й вхідного потоку.

cscanf      -      CONIO.H      -      консоль;

fscanf      -      STDIO.H     -      потік;

scanf      -     STDIO.H      -      stdin;

sscanf      -     STDIO.H      -      строка.

Те ж саме для форматного виведення

cprintf      -      CONIO.H     -      консоль;

fprintf       -      STDIO.H      -      потік;

printf      -      STDIO.H      -      stdout;

sprintf      -      STDIO.H      -      строка.

     Двійковий файл представляє собою просто послідовність символів. Що саме і в якій послідовності зберігається в двійковому файлі - повинна знати програма. Двійкові файли мають переваги, порівняно з текстовими при зберіганні числових даних. Операції читання і запису з такими файлами виконуються набагато швидше, ніж з текстовими, так як відсутня необхідність форматування (переведення в текстове представлення та навпаки). Двійкові файли зазвичай мають менший розмір, ніж аналогічні текстові файли. В двійкових файлах можна переміщуватися в будь-яку позицію і читати або записувати дані в довільній послідовності, в той час, як в текстових файлах практично завжди виконується послідовна обробка інформації. Про те, як відкривати двійкові файли було згадано раніше.

     Запис і читання в двійкових файлах виконується відповідно функціями:
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t n, FILE*stream);
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t n, FILE *stream);
де ptr - покажчик на дані, які вводяться або виводяться;

size задає розмір в байтах даних, які читаються або записуються.

Приклад 4. Виведення в двійковий файл змінної типа структура.
#include<stdio.h>
#include<conio.h>
struct mystruct
{
     int i;
     char ch;
};
int main()
{
     FILE *stream;
     mystruct s;
     if ((stream = fopen("test.txt", "wb")) == NULL)
     {
          fprintf(stderr, "Неможливо відкрити файл\n");
          return 1;
     }
     s.i = 0;
     s.ch = 'A';
     fwrite(&s, sizeof(s), 1, stream);
     fclose(stream);
     return 0;
}
     Розглянемо особливості записування і читання рядків.
char s[10];
strcpy(s, "Example");
…
fwrite(s,strlen(s)+1,sizeof(char),stream);
     Виведення рядків відбувається посимвольно. В даному прикладі число символів, які записуються - strlen(s)+1 (одиниця додається на нульовий символ в кінці). Читається рядок аналогічно:
fread(s,strlen(s)+1,sizeof(char),stream);
При цьому читання проходить теж посимвольно.
     Дуже часто доводиться працювати з рядками різних довжин. В таких випадках можна перед рядком записати у файл ціле число, яке рівне числу символів у рядку.
…
int i=strlen(s)+1;
fwrite(&i,1,sizeof(int),stream);
fwrite(s,i,1,stream);
…
fread(&i,1,sizeof(int),stream);
fread(s,i,1,stream)
     В усіх наведених вище прикладах читання даних проходило послідовно. Але, працюючи з двійковими файлами, можна організувати читання даних в довільному порядку. Для цього використовується "покажчик файла" (курсор), який визначає поточну позицію у файлі. При читанні даних курсор автоматично зміщується на число прочитаних байтів. Отримати поточну позицію курсору файла можна за допомогою функції:
long ftell(FILE *stream);.
     А встановлюється поточна позиція курсору у файлі за допомогою функції:
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);

де offset - зміщення на число байтів offset від точки відліку;

whence - параметр точки відліку.
Цей параметр whence може приймати значення 0, 1, 2.

Таблиця 2 - Можливі значення параметра whence функції fseek

Якщо задане значення whence=1, то offset може приймати як додатне, так і від'ємне значення, тобто зсув вперед або назад.
     Функція rewind() переміщує курсор на початок файлу:
void rewind(FILE *stream);.
Те ж саме можна зробити за допомогою функції fseek() :
fseek(stream, 0L, SEEK_SET);.

Приклад 5. Программа, яка демонструє роботу наведенних функцій.
#include <stdio.h>
long filesize(FILE *stream);
int main()
{
     FILE *stream;
     stream = fopen("test.txt", "w+");
     fprintf(stream, "This is a test");
     printf("Розмір файла test.txt рівний %ld байт\n",
     filesize(stream));
     fclose(stream);
     return 0;
}
long filesize(FILE *stream)
{
     long curpos, length;
     curpos = ftell(stream);
     fseek(stream, 0L, SEEK_END);
     length = ftell(stream);
     fseek(stream, curpos, SEEK_SET);
     return length;
}