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.
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:
Кроме того, загрузочный сектор содержит следующую важную информацию:
Сектор информации файловой системы содержит:
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:
Корневой каталог содержит набор 32-битных записей информации о каждом файле, содержащих следующую информацию:
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:
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.
FILE *fopen(name, type);
Возвращаемое значение — указатель на открытый поток. Если обнаружена ошибка, то возвращается значение NULL .
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.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
#include
int
main() {
FILE *fp;
char
name = "my.txt"
;
if
((fp = fopen(name, "r"
)) == NULL
)
{
printf("Не удалось открыть файл"
);
getchar();
return
0;
}
// открыть файл удалось
... // требуемые действия над данными
fclose(fp);
getchar();
return
0;
}
Чтение символа из файла
:
char
fgetc(поток);
Запись символа в файл
:
fputc(символ,поток);
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.
fscanf(поток, "ФорматВвода"
, аргументы);
До этого при вводе-выводе данных мы работали со стандартными потоками - клавиатурой и монитором. Теперь рассмотрим, как в языке C реализовано получение данных из файлов и запись их туда. Перед тем как выполнять эти операции, надо открыть файл и получить доступ к нему.
В языке программирования C указатель на файл имеет тип FILE и его объявление выглядит так:
FILE *myfile;
С другой стороны, функция fopen() открывает файл по указанному в качестве первого аргумента адресу в режиме чтения ("r"), записи ("w") или добавления ("a") и возвращает в программу указатель на него. Поэтому процесс открытия файла и подключения его к программе выглядит примерно так:
myfile = fopen ("hello.txt", "r");
При чтении или записи данных в файл обращение к нему осуществляется посредством файлового указателя (в данном случае, myfile).
Если в силу тех или иных причин (нет файла по указанному адресу, запрещен доступ к нему) функция fopen() не может открыть файл, то она возвращает NULL. В реальных программах почти всегда обрабатывают ошибку открытия файла в ветке if , мы же далее опустим это.
Объявление функции fopen() содержится в заголовочном файле stdio.h, поэтому требуется его подключение. Также в stdio.h объявлен тип-структура FILE.
После того, как работа с файлом закончена, принято его закрывать, чтобы освободить буфер от данных и по другим причинам. Это особенно важно, если после работы с файлом программа продолжает выполняться. Разрыв связи между внешним файлом и указателем на него из программы выполняется с помощью функции fclose() . В качестве параметра ей передается указатель на файл:
fclose(myfile);
В программе может быть открыт не один файл. В таком случае каждый файл должен быть связан со своим файловым указателем. Однако если программа сначала работает с одним файлом, потом закрывает его, то указатель можно использовать для открытия второго файла.
Функция fscanf() аналогична по смыслу функции scanf() , но в отличии от нее осуществляет форматированный ввод из файла, а не стандартного потока ввода. Функция fscanf() принимает параметры: файловый указатель, строку формата, адреса областей памяти для записи данных:
fscanf (myfile, "%s%d", str, &a);
Возвращает количество удачно считанных данных или EOF. Пробелы, символы перехода на новую строку учитываются как разделители данных.
Допустим, у нас есть файл содержащий такое описание объектов:
Apples 10 23.4 bananas 5 25.0 bread 1 10.3
#include
В данном случае объявляется структура и массив структур. Каждая строка из файла соответствует одному элементу массива; элемент массива представляет собой структуру, содержащую строковое и два числовых поля. За одну итерацию цикл считывает одну строку. Когда встречается конец файла fscanf() возвращает значение EOF и цикл завершается.
Функция fgets() аналогична функции gets() и осуществляет построчный ввод из файла. Один вызов fgets() позволят прочитать одну строку. При этом можно прочитать не всю строку, а лишь ее часть от начала. Параметры fgets() выглядят таким образом:
fgets (массив_символов, количество_считываемых_символов, указатель_на_файл)
Например:
fgets (str, 50, myfile)
Такой вызов функции прочитает из файла, связанного с указателем myfile, одну строку текста полностью, если ее длина меньше 50 символов с учетом символа "\n", который функция также сохранит в массиве. Последним (50-ым) элементом массива str будет символ "\0", добавленный fgets() . Если строка окажется длиннее, то функция прочитает 49 символов и в конце запишет "\0". В таком случае "\n" в считанной строке содержаться не будет.
#include
В этой программе в отличие от предыдущей данные считываются строка за строкой в массив arr. Когда считывается следующая строка, предыдущая теряется. Функция fgets() возвращает NULL в случае, если не может прочитать следующую строку.
Функция getc() или fgetc() (работает и то и другое) позволяет получить из файла очередной один символ.
while ((arr[ i] = fgetc (file) ) != EOF) { if (arr[ i] == "\n " ) { arr[ i] = "\0 " ; printf ("%s\n " , arr) ; i = 0 ; } else i++; } arr[ i] = "\0 " ; printf ("%s\n " , arr) ;
Приведенный в качестве примера код выводит данные из файла на экран.
Также как и ввод, вывод в файл может быть различным.
Ниже приводятся примеры кода, в которых используются три способа вывода данных в файл.
Запись в каждую строку файла полей одной структуры:
file = fopen ("fprintf.txt" , "w" ) ; while (scanf ("%s%u%f" , shop[ i] .name , & (shop[ i] .qty ) , & (shop[ i] .price ) ) != EOF) { fprintf (file, "%s %u %.2f\n " , shop[ i] .name , shop[ i] .qty , shop[ i] .price ) ; i++; }
Построчный вывод в файл (fputs() , в отличие от puts() сама не помещает в конце строки "\n"):
while (gets (arr) != NULL) { fputs (arr, file) ; fputs ("\n " , file) ; }
Пример посимвольного вывода:
while ((i = getchar () ) != EOF) putc (i, file) ;
С файлом можно работать не как с последовательностью символов, а как с последовательностью байтов. В принципе, с нетекстовыми файлами работать по-другому не возможно. Однако так можно читать и писать и в текстовые файлы. Преимущество такого способа доступа к файлу заключается в скорости чтения-записи: за одно обращение можно считать/записать существенный блок информации.
При открытии файла для двоичного доступа, вторым параметром функции fopen() является строка "rb" или "wb".
Тема о работе с двоичными файлами достаточно сложная, для ее изучения требуется отдельный урок. Здесь будут отмечены только особенности функций чтения-записи в файл, который рассматривается как поток байтов.
Функции fread() и fwrite() принимают в качестве параметров:
Эти функции возвращают количество успешно прочитанных или записанных данных. Т.е. можно "заказать" считывание 50 элементов данных, а получить только 10. Ошибки при этом не возникнет.
Пример использования функций fread() и fwrite() :
#include
Здесь осуществляется попытка чтения из первого файла 50-ти символов. В n сохраняется количество реально считанных символов. Значение n может быть равно 50 или меньше. Данные помещаются в строку. То же самое происходит со вторым файлом. Далее первая строка присоединяется ко второй, и данные сбрасываются в третий файл.
Рассмотрим работу с текстовым файлом в Си на примере. Создайте на диске С текстовый файл с именем TextFile.txt. Наберите в этом файле такие строки:
String_1 123 String_11, 456
String_2
String_3
Сохраните файл.
А это код программы на C, которая открывает наш файл и считывает из него строки:
/*
*Author: @author Subbotin B.P..h>
#include
Чтоб открыть текстовый файл в C используем функцию fopen:
FILE *pTextFile = fopen("C:\\TextFile.txt", "r");
первый аргумент функции fopen указывает на файл, а второй говорит, что файл открыт для чтения из него.
Строки считываем с помощью функции fgets:
fgets(cArray, LEN, pTextFile);
первый аргумент функции fgets указвает на массив символов, в котором будут сохранятся полученные строки, второй аргумент - это максимальное количество символов для считывания, третий - наш файл.
После завершения работы с файлом, его надо закрыть:
fclose(pTextFile);
Получаем:
Русские буквы в строках тоже проходят.
Кстати, эту программу я сделал в Eclipse. Как работать с C/C++ в Eclipse можно посмотреть .
Итак, мы открыли и считали данные из текстового файла.
Теперь научимся программно создавать текстовый файл и записывать в него данные.
/*
Author: @author Subbotin B.P..h>
#include
Создаем текстовый файл для записи в него данных:
FILE *pTextFile = fopen("C:\\TextFileW.txt", "w");
если файл уже имеется, то он будет открыт, и все данные из него будут удалены.
C-строка cString, и число nVal записываются программой в текстовый файл. cNewLine - это просто переход на новую строку.
Записываем данные в текстовый файл с помощью функции fprintf:
fprintf(pTextFile, "%s%c", cString, cNewLine);
первый аргумент здесь - наш файл, второй - форматная строка, третий и более - нужное для этого формата количество аргументов.
Записывать информацию в текстовый файл мы уже научились. – Если не научились смотрите прошлую статью. Там рассказывается и подробно описано
Но что если файл уже существует и нам нужно считать с него информацию для обработки? К счастью это тоже достаточно просто. Напоминаю, что вариантов для реализации этой задачи существует несколько, мною описан только один из. Описан тот, который лично мне почему-то кажется наиболее простым для восприятия.
#include
int main
()
{
char s1
//
Переменная будет считывать строку
ifstream in
(“C:\\\FromC\\myfile.txt”
); //
Открываем файл для считывания информации
in
>>s1
; //
считываем строку
in
.close
() //
Закрываем файл
cout
<
return 0
;
}
Вот наипростейшая программа для считывания первой строки из текстового файла, который находится по пути
C:\\\FromC\\myfile.txt
–
Так как это продолжение прошлой статьи , то я решил использовать тот файл, который мы там создавали. Трудностей с этим, наверное возникнуть не должно.
Но вернемся к коду. Сначала мы открываем файл для считывания из него информации, для этого используем команду ifstream
,
в скобках указываем либо название файла, либо путь к файлу, как сделано у меня.(“C:\\\FromC\\myfile.txt”
);
Когда мы открыли файл, чтобы считать из него что-то, мы объявили одну переменную типа char –
char s1
Теперь нам осталось только присвоить переменной значение строки из файла. Это мы делаем командой in
Обращаем внимание на угловые скобки in
>>
Собственно, как должно быть видно из комментариев к коду программы, то чтобы переменная присвоила считываемое значение, мы должны написать её после in
>>
in
>>s1
;
Никакой особо сложной задачей это не представляется, особенно если вы уже прекрасно освоили и научились использовать материал прошлой статьи – всё абсолютно аналогично, только 2 команды другие
ofstream out
(Имя файла
);
out
<< (Записываемая строка
);
out
.close
();
=============================
ifstream in
(Имя файла
);
in
>>
(Считываем строку
);
in
.close
();
(Закрываем файл
)
============================
Напишем простую программу, которая будет считывать ввод с клавиатуры текста и записывать его в файл:
#include
#include
int main
()
{
\\
3 будущие строки
clrscsr
(); //
Очищаем экран
cout
<<“Wwedi pervuu stroku”
;
cin
>>a
; endl
;
cout
<<“Wwedi wtoruu stroku”
;
cin
>>b
; endl
;
cout
<<“Wwedi tretuu stroku”
;
cin
>>c
; endl
;
clrscr
(); //
/*Начинаем работу с файлом*/
ofstream out
(“C:\\\FromC\\myfile.txt”
); //
Открываем файл для записи
out
<Записываем первую строчку
out
<Записываем вторую строчку
out
<
out
.close
(); //
Закрываем файл
//Обнуляем переменные
for (int i
=0
;i
<=255
;i
++)
{a
=*“”
; b
=*“”
; c
=*“”
;}
ifstream in
(“C:\\\FromC\\myfile.txt”
);
in
>>a
>>b
>>c
; //
Считываем каждую новую строчку в новую переменную
in
.close
(); //
Закрываем файл
/* */
for (i
=0
;a
!=*“”
;i
++)
{
if (i
>sizeof(a
))
break
;
cout
<
}
cout
<<“\n”
; \\
/* */
{
if (i
>sizeof(b
))
break
;
cout
<
}
cout
<<“\n”
; \\
Перевели курсор на новую строчку
/* */
for (i
=0
;с
!=*“”
;i
++)
{
if (i
>sizeof(c
))
break
;
cout
<<с
;
}
return 0
;
}
===================
В приведенных выше примерах есть один такой ОГРОМНЫЙ недостаток. Если мы будем пытаться ввести строчку, содержащую пробелы, то программа будет срабатывать не так как нам нужно. Наверное, на эту ошибку наткнулся не только я, но и многие другие люди. Поэтому я оставляю неверно приведенный код, чтобы было видно с чем можно столкнуться.
Так как книжек дома нет, я снова стал рыскать в интернете и понаходил много всякой мудреной ерунды. Но всё-таки как-то подобрал решение своей проблемы.
Помогло то, что читал о том, что cout
поддерживает свои методы. И в интернете все советы идут на использование функции getline
К моему счастью как использовать эту функцию я нашел очень быстро и потом использовал ее в коде.
Вообще стоит упомянуть и описать эту функцию, но пока что я не особо её понимаю, просто понимаю, что её нужно использовать и понимаю как, поэтому привожу более правильный пример нашей разрабатываемой программы:
#include
#include
int main
()
{
char a
,b
,c
;
\\
3 будущие строки
clrscsr
(); //
Очищаем экран
/* Вводим значения для переменных*/
cout
<<“Wwedi pervuu stroku”
;
cin.getline(a,sizeof(a));
endl
;
cout
<<“Wwedi wtoruu stroku”
;
cin.getline(a,sizeof(b));
endl
;
cout
<<“Wwedi tretuu stroku”
;
cin.getline(a,sizeof(c));
endl
;
clrscr
(); //
После ввода значений очистили экран
/*Начинаем работу с файлом*/
ofstream out
(“C:\\\FromC\\myfile.txt”); //
Открываем файл для записи
out
<Записываем первую строчку
out
<Записываем вторую строчку
out
<
out
.close
(); //
Закрываем файл
//Обнуляем переменные
for (int i
=0
;i
<=255
;i
++)
{a
=*“”
; b
=*“”
; c=*“”
;}
/*Продолжаем работу с файлом*/
if stream in
(“C:\\\FromC\\myfile.txt”
);
in.getline(a,sizeof(a));
//
а
in.getline(b,sizeof(b));
//
Считываем строчку в переменную b
in.getline(c,sizeof(c));
//
Считываем строчку в переменную c
in
.close
(); //
Закрываем файл
/* Считываем посимвольно первую строку и выводим её на экран*/
for (i
=0
;a
!=*“”
;i++)
{
if (i
>sizeof(a
))
break
;
cout
<
}
cout
<<“\n”
; \\
Перевели курсор на новую строчку
/* Считываем посимвольно вторую строку и выводим её на экран*/
for (i
=0
;b
!=*“”
;i
++)
{
if (i
>sizeof(b
))
break
;
cout
<
}
cout
<<“\n”
; \\
Перевели курсор на новую строчку
/* Считываем посимвольно третью строку и выводим её на экран*/
for (i
=0
;с
!=*“”
;i++)
{
if (i>sizeof
(c
))
break
;
cout
<<с[i];
}
getch
(); \\
Ожидаем нажатия клавиши Enter
return 0
;
}
===================
В этом материале разобран пример посимвольного чтения информации. Так как я не описывал работу с перемнными типа char , то у начинающих могут возникнуть некоторые неудобства воспринятия кода. Просто я не знал, что тип char имеет какие-то особенности и думал всё проще. Поэтому некоторые непонятные моменты приведенной программы можно прочитать в следующей статье работа с char в C++ для начинающих
В остальном, приведенный пример, как в C++ считать строки из текстового файла должен быть доступен и вполне понятен. Это сейчас не оптимальный вариант реализации, и я упустил некоторые важные моменты, но так как у нас начало изучения языка C++, то этого пока вполне достаточно. Попозже я наверняка дойду до упущенного, а сейчас нужно воспринимать только самое необходимое.
Если мы вместе с вами поняли этот материал, то значит продвинулись на маленький шажок к своему профессионализму.
Примечание:
break
;
– Это команда, которая выполняет выход из цикла. У нас если счетчик цикла for
становится больше чем объявленный размер переменной char,
то мы принудительно выходим из цикла
!= –
это поставленное нами условие. Обозначает такое условие неравенство
if(a
!=b
)
– Читается как если a
не равно b
endl
; –
Это перевод курсора на новую строку внутри консоли (насколько я понял)
Эта команда похожа на“\n”
