Файловый ввод/вывод в языке Си

Язык программирования Си поддерживает множество функций стандартных библиотек для файлового ввода и вывода. Эти функции составляют основу заголовочного файла стандартной библиотеки языка Си <потоками байтов, которые могут быть как "потоками ввода", так и "потоками вывода". В отличие от некоторых ранних языков программирования, язык Си не имеет прямой поддержки произвольного доступа к файлам данных; чтобы считать записанную информацию в середине файла, программисту приходится создавать поток, ищущий в середине файла, а затем последовательно считывать байты из потока.

Потоковая модель файлового ввода-вывода была популяризирована во многом благодаря операционной системе Unix, написанной на языке Си. Большая функциональность современных операционных систем унаследовала потоки от Unix, а многие языки семейства языков программирования Си унаследовали интерфейс файлового ввода-вывода языка Си с небольшими отличиями (например, C++ отражает потоковую концепцию в своем синтаксисе (смотри

Содержание

• 1 Открытие файла при помощи fopen
• 2 Закрытие потока при помощи fclose
• 3 Чтение из потока при помощи fgetc
  • 3.1 "Ловушка" EOF
• 4 fwrite
  • 4.1 Запись в файл при помощи fwrite
• 5 Запись в поток при помощи fputc
• 6 Пример использования
• 7 Смотри также
• 8 Дополнительные источники

Открытие файла при помощи fopen

Файл открывается при помощи fopen, которая возвращает информацию потока ввода-вывода, прикрепленного к указанному файлу или другому устройству, с которого идет чтение (или в который идет запись). В случае неудачи функция возвращает нулевой указатель.

Схожая функция freopen библиотеки Си выполняет аналогичную операцию после первого закрытия любого открытого потока, связанного с ее параметрами.

Они определяются как

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

Функция fopen по сути представляет из себя "обертку" более высокого уровня системного вызова open операционной системы Unix. Аналогично, fclose является оберткой системного вызова Unix close, а сама структура FILE языка Си зачастую обращается к соответстующему файловому дескриптору Unix. В fdopen может использоваться для инициализации структуры FILE файловым дескриптором. Тем не менее, файловые дескрипторы как исключительно Unix-концепция не представлены в стандарте языка Си.

Параметр mode (режим) для fopen и freopen должен быть строковый и начинаться с одной из следующих последовательностей:

режим			описание	начинает с..
r	rb		открывает для чтения	начала
w	wb		открывает для записи (создает файл в случае его отсутствия). Удаляет содержимое и перезаписывает файл.	начала
a	ab		открывает для добавления (создает файл в случае его отсутствия)	конца
r+	rb+	r+b	открывает для чтения и записи	начала
w+	wb+	w+b	открывает для чтения и записи. Удаляет содержимое и презаписывает файл.	начала
a+	ab+	a+b	открывает для чтения и записи (добавляет в случае существования файла)	конца

Значение "b" зарезервировано для двоичного режима С. Стандарт языка Си описывает два вида файлов — текстовые и двоичные — хотя операционная система не требует их различать. Текстовый файл - файл, содержащий текст, разбитый на строки при помощи некоторого разделяющего символа окончания строки или последовательности (в Unix - одиночный символ перевода строки; в Microsoft Windows за символом перевода строки следует знак возврата каретки). При считывании байтов из текстового файла, символы конца строки обычно связываются (заменяются) с переводом строки для упрощения обработки. При записи текстового файла одиночный символ перевода строки перед записью связывается (заменяется) с специфичной для ОС последовательностью символов конца строки. Двоичный файл - файл, из которого байты считываются и выводятся в "сыром" виде без какого-либо связывания (подстановки).

При открытом файле в режиме обновления ( '+' в качестве второго или третьего символа аргумента обозначения режима) и ввод и вывод могут выполняться в одном потоке. Тем не менее, запись не может следовать за чтением без промежуточного вызова fflush или функции позиционирования в файле (fseek, fsetpos или rewind), а чтение не может следовать за записью без промежуточного вызова функции позиционирования в файле. [1]

Режимы записи и добавления пытаются создать файл с заданным именем, если такого файла еще не существует. Как указывалось выше, если эта операция оканчивается неудачей, fopen возвращает

Закрытие потока при помощи fclose

Функция fclose принимает один аргумент: указатель на структуру FILE потока для закрытия.

int fclose(FILE *fp);

Функция возвращает нуль в случае успеха и

Чтение из потока при помощи fgetc

Функция fgetc применяется для чтения символа из потока.

int fgetc(FILE *fp);

В случае успеха, fgetc возвращает следующий байт или символ из потока (зависит от того, файл "двоичный" или "текстовый" (как выше обсуждалось). В противном случае, fgetc возвращает ferror или feof с указателем на файл.)

Стандартный макрос getc также определен в <stdio.h>, успешно работая как fgetc, кроме одного: будучи макросом, он может обрабатывать свои аргументы более одного раза.

Стандартная функция getchar также определена в <stdio.h>, она не принимает аргументов, и эквивалентна getc(stdin).

"Ловушка" EOF

Распространенной ошибкой является использование fgetc, getc или getchar для присваивания результата переменной типа char перед сравнением его с EOF. Следующий фрагмент кода демонстрирует эту ошибку, а рядом приведен корректный вариант:

Ошибка	Правильно
char c; while ((c = getchar()) != EOF) { putchar(c); }	int c; while ((c = getchar()) != EOF) { putchar(c); }

Нужно учитывать систему, в которой тип char, длина которого составляет 8 бит, представляет 256 различных значений. getchar может возвращать любой из 256 возможных символов, а также может возвращать EOF для обозначения конца файла, т.е. всего 257 возможных возвращаемых значений.

Когда результат getchar присваивается переменной типа char, которая может прдставить лишь 257 различных значений, присходит вынужденная потеря информации - при сжатии 257 значений в 256 "мест" проиходит коллизия. Значение EOF при конвертации в char становится неотличимым от любого из остальных 256 символов. Если этот символ обнаружен в файле, код, приведенный выше, может принять его за признак конца файла, или, что еще хуже, если тип char - беззнаковый, тогда с учетом того, что EOF - значение отрицательное, оно никогда не сможет стать равным любому беззнаковому char, и таким образом, пример выше не закончится на метке конца файла, а будет выполняться вечно, повторно печатая символ, получающийся при конвертации EOF в char.

В систамех, где int и char одинакового размера, даже "правильный" вариант будет работать некорректно из-за сходства EOF и другого символа. Правильным вариантом обработки подобной ситуации является проверка ferror после того, как getchar вернет EOF. Если feof определит, что конец файла еще не достигнут, а ferror "сообщит", что ошибок нет, то EOF, возвращенный getchar может считаться текущим символом. Такие дополнительные проверки делаются редко, так как большинство программистов считает, что их код никогда не будет выполняться на подобных системах с "большим char". Другой способ состоит в использовании проверки при компиляции, что UINT_MAX > UCHAR_MAX, которая хотя бы предотвратит компиляцию на подобных системах.

fwrite

В языке программирование Си функции fread и fwrite соответственно реализуют файловые операции ввода и вывода. fread и fwrite объявлены в <

Запись в файл при помощи fwrite

fwrite определяется как

int fwrite ( const void * array, size_t size, size_t count, FILE * stream );

Функция fwrite записывает блок данных в поток. Таким образом запишется массив элементов count в текущую позицию в потоке. Для каждого элемента запишется size байт. Индикатор позиции в потоке изменится на число байт, записанных успешно. Возвращаемое значение будет равно count в случае успешного завершения записи. В случае ошибки возвращаемое значение будет меньше count.

Следующая программа открывает файл пример.txt, записывает в него строку символов, а затем его закрывает.

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
 
int main(void)
{
    FILE *fp;
    size_t count;
    char const *str = "привет\n";
 
    fp = fopen("пример.txt", "wb");
    if(fp == NULL) {
        perror("ошибка открытия пример.txt");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    count = fwrite(str, 1, strlen(str), fp);
    printf("Записано %lu байт. fclose(fp) %s.\n", (unsigned long)count, fclose(fp) == 0 ? "успешно" : "с ошибкой");
 
    return 0;
}

Запись в поток при помощи fputc

Функция fputc применяется для записи символа в поток.

int fputc(int c, FILE *fp);

Параметр c "тихо" конвертируется в unsigned char перед выводом. Если прошло успешно, то fputc возвращает записанный символ. Если ошибка, то fputc возвращает EOF.

Стандартный макрос putc также определен в <stdio.h>, работая в общем случае аналогично fputc, за исключением того момента, что будучи макросом, он может обрабатывать свои аргументы более одного раза.

Стандартная функция putchar, также определенная в <stdio.h>, принимает только первый аргумент, и является эквивалентной putc(c, stdout), где c является упомянутым аргументом.

Пример использования

Нижеследующая программа на языке Си открывает двоичный файл с названием мойфайл, читает пять байт из него, а затем закрывает файл.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
int main(void)
{
  char buffer[5] = {0};  /* инициализируем нулями */
  int i, rc;
  FILE *fp = fopen("мойфайл", "rb");
  if (fp == NULL) {
    perror("Ошибка при открытии \"мойфайл\"");
    return EXIT_FAILURE;
  }
  for (i = 0; (rc = getc(fp)) != EOF && i < 5; buffer[i++] = rc)
    ;
  fclose(fp);
  if (i == 5) {
    puts("Прочитанные байты...");
    printf("%x %x %x %x %x\n", buffer[0], buffer[1], buffer[2], buffer[3], buffer[4]);
  } else
    fputs("Ошибка чтения файла.\n", stderr);
  return EXIT_SUCCESS;
}

Смотри также

• Дополнительные источники

  • fclose(3) – страница помощи man в Linux
  • fgetc(3) – страница помощи man в Linux
  • fopen(3) – страница помощи man в Linux
  • fputc(3) – страница помощи man в Linux
  • Вопрос 12.1 в вопросах-ответах по Си: использование char для хранения возвращаемого getc значения