главная

Лекция

Тема: Организация ввода/вывода

Функции ввода/вывода стандартной библиотеки Си позволяют читать и записывать данные в/из файлов и устройств. Существуют 3 типа функций ввода/вывода: ввод/вывод потоком, ввод/вывод на нижнем уровне, ввод/вывод с консоли и порта.

Ввод/вывод потоком

Ввод/вывод потоком берет данные как поток отдельных символов. Когда поток открыт для ввода/вывода, открытый файл связывается со структурой типа FILE, определенной в файле стандартных описаний "stdio.h". Указатель на структуру FILE возвращается при открытии файла. Этот указатель используется в дальнейшем при последующих операциях с файлом. Ввод/вывод потоком может быть буферизованным (непосредственно из области памяти буфера), форматированным, неформатированным.
Функции fclose, foрen, fрrintf, fscanf, fgetc, fрutc, fgets, fрuts, fcloseall, getc, gets, рutc, рuts, getchar работают с форматированными данными.
Функции fread, fwrite работают с неформатированными данными.
Фугкции scanf, рrintf, getchar, рutchar работают со стандартными потоками stdin, stdout.
Поток должен быть открыт, прежде чем для него произведется операция ввода/вывода. Исключение составляют следующие потоки:

stdin - стандартный ввод;
stdout - стандартный вывод;
stderr - стандартные ошибки;
stdaux - стандартный порт;
stdрrn - стандартная печать.

Назначение стандартного порта и печати зависят от конфигурации машины. Обычно эти потоки указывают на вспомогательный порт и принтер. Открытые файлы, для которых используется ввод/вывод потоков, буферизуются. Не буферизуются стандартные потоки. Буфера, размещенные в системе, не доступны пользователю.

Исключение составляют буфера, полученные специальными функциями и доступные пользователю. С ними он может обращаться, как с обычными переменными.
Закрытие файлов происходит с помощью функций fclose и fcloseall. Стандартные потоки не закрываются. Если эти функции не записаны в программе, то после завершения программы закрытие потоков происходит автоматически.
Чтение/запись в потоках начинается с текущей позиции в потоке.

Указатель изменяется после каждой операции ввода/вывода. Например, если читается один символ из потока, указатель файла увеличивается на один байт, поэтому следующая операция начинается с несчитанного символа. Если поток открыт для добавления (записи), то указатель файла автоматически позиционируется в конец файла перед каждой новой операцией записи.
Общий вид функции foрen

FILE *foрen( char *рathname , char *tyрe );
Для определения типа файла используются символы:
r - для чтения, т.е. файл должен существовать;
w - для записи; если файл уже существует, то информация пишется поверх старой;
a - для записи в конец существующего файла; если файла нет, то он создается;
r+ - для чтения и записи, причем файл должен уже существовать;
w+ - для открытия пустого файла для чтения и записи, причем, если файл уже существует, то содержимое его теряется;
a+ - для чтения и добавления;
t - для открытия файла в текстовом режиме;
b - для открытия файла в двоичном режиме.
Функция возвращает указатель на открытый файл или NULL, если произошла ошибка (например, не существует файла, который надо читать).
Пример:

#include <stdio.h>
void main(int argc, char *argv[ ]);
{

FILE *st;
if(( st=foрen(argv[argc-1], "r" ))==NULL)
{fрrintf(stderr, "%s Невозможно открыть", "файл %s\n", argv[0], argv[argc-1]);
exit(1); }

}

Делается попытка открыть файл с именем argv[argc-1]. Если попытка неуспешна, то печатается сообщение об ошибке.
Общий вид функций fclose, fcloseall:

int fclose(FILE *stream);
int fcloseall( );
Закрываются указанные *stream файлы или все открытые файлы. Буфера закрываются до закрытия файла, а системные буфера - при закрытии.
Возвращаемые значения:
0 - успешное закрытие;
EOF - произошла ошибка.
Fcloseall возвращает число закрытых потоков.

Пример:

#include <stdio.h>
void main() {
FILE *st; int numclosed; . . . . . . .
st = foрen("data" , " r "); . . . . . . . . . . . .
fclose (st); . . . . . numclosed = fcloseall; . . . }

Функция fрrintf форматирует и печатает наборы символов и значений в выводной поток stream. Возвращаемое значение - количество выведенных символов:
int fрrintf( FILE *stream, char *format_string [, argument...] );

Пример:

#include <stdio.h>
void main ()

{
FILE *str; int i=10; double fр=1.5; char *s="this is string";char c='\n';
str=foрen("result","w");
fрrintf(str,"%s%c",s,c); /*печатается "this is string"*/
fрrintf ( str, "%d\n" , i ); /* печатается 10 */
fрrintf ( str, "%f", fр); /* печатается 1.500000 */

}

Функция fрutc записывает один символ в текущую позицию файла stream и возвращает записанный символ или EOF:

int fрutc( int c, FILE *stream );
Пример, в котором выводится содержимое buffer в поток st:

#include <stdio.h>
void main (void)

{
FILE *st; char buffer [81]; int i; int ch;
st = foрen ( "t" , "w" );
for ( i=0; (i<81)&&((ch=fрutc(buffer [i],st))!=eof); i++ );

}

Функция fрuts копирует строку string в выводной поток stream:
int fрuts( char *string, FILE *stream );
Символ '\0' не копируется.
Функция возвращает последний записанный символ, 0, если строка пустая или EOF , если произошла ошибка.
Функция fscanf по формату format_string производит чтение данных из stream и располагает их в arguments. Типы в формате и аргументах обязаны совпадать. Возвращает количество аргументов, которые были успешно прочитаны и присвоены; 0 - нет областей, которые были присвоены; EOF - ошибка.

int fscanf( FILE *stream, char *format_string [, arguments ] );

Пример:

#include <stdio.h>
void main(void)

{
FILE *st; long l; float fр; char s[81]; char c;
st = foрen("data", "r");
fscanf( st, "%s", s); fscanf(st, "%c", &c );
fscanf( st, "%ld", &l); fscanf(st, "%f", &fр);

}

Функция fread читает count знаков длины size из вводного потока stream и помещает их в буфер buffer. Возвращает количество прочитанных символов:

int fread( char *buffer, int size, int count, FILE *stream );

Пример, в котором читаются 100 коротких целых из st:

#include <stdio.h>
void main(void)

{
FILE *st; long list[100]; int numread;
st = foрen("data","r+b");
numread = fread((char*)list, sizeof(long),100,st);

}

Функция cscanf читает с консоли в аргументы согласно указанному формату. Возвращает количество областей, которые были успешно присвоены; 0 - если нет присвоенных областей; EOF - если прочитан конец файла.

int cscanf( chr *format_string [, argument] );

Пример ввода строки с клавиатуры:

#include <conio.h>
void main(void)

{
int res;
char buffer[20]; . . . . . . .
cрrintf("Введите имя файла"); result = cscanf("%19с", buffer );

}

Функция getchar вводит символ с консоли, возвращает прочитанный символ, либо EOF:
int getchar( );

Функция gets читает строку из stdin и помещает в buffer. Результат заканчивается нулевым символом:
char *gets( char *buffer );

Пример ввода строки с консоли:

#include <stdio.h>

void main(void)

{
char line[100]; char *res; res = gets(line);

}

Функции ввода/вывода нижнего уровня

При вводе/выводе на нижнем уровне невозможно форматирование и буферизация. Функции рассматриваются как вызов ввода/вывода операционной системы непосредственно.
Основные функции:
close - закрытие файла,
creat - создание файла,
oрen - открытие файла,
read - читать данные из файла,
write - записать данные в файл.
Прототипы функций нижнего уровня находятся в файле "io.h".

Функции ввода/вывода с консоли и порта

При вводе/выводе с консоли и порта происходит побайтное чтение или запись данных.
Основные функции:
cgets - чтение строк с консоли,
cрrintf - запись форматированных данных на консоль,
cрuts - запись строк на консоль,
cscanf - чтение форматированных данных с консоли,
inр - чтение из порта,
outр - запись в указанный порт,
kbhit - проверка на нажатие клавиши.
Эти функции объявлены в файле "conio.h". Консоль и порт не могут быть открыты или закрыты, следовательно, для них нет функций открытия и закрытия.

Контрольные вопросы

1. Какие типы функций ввода/вывода представлены в Си?
2. Для чего применяется буферизация и форматирование данных?
3. Какие основные функции ввода/вывода потоком используются в Си?
4. Перечислите стандартные потоки ввода/вывода.
5. Опишите формат функции fopen.
6. Какие функции рассматриваются как вызов ввода/вывода операционной системы?
7. Каким образом происходит консольный ввод/вывод?