6.7. ФУНКЦИИ ВВОДA-ВЫВОДА

Средства ввода-вывода не являются составной частью языка Си. Имеется ряд библиотечных функций Си. обеспечивающих стандартною систему ввода-вывода для программ на Си. Макроопределения, описания переменных и определения этих функций содержатся в файле стандартных заголовков stdio h Поэтому, как указывалось выше, каждая пользовательская программа должна содержать в начале ссылку

#include <stdio.h>.

В примерах программ мы неоднократно использовали форматные функции ввода (scanf()) и вывода (printf()). Набор стандартных функций ввода и вывода значительно шире и включает большое число функций для работы с данными различного типа, различными устройствами, буферизованного и небуферизованного, форматного и бесформатного ввода и вывода.

Система ввода-вывода Си обеспечивает некоторый уровень абстракции между программистом и используемым устройством. Эта абстракция называется потоком, а фактическое устройство ввода-вывода называется файлом. Буферизованная файловая система преобразует каждое физическое устройство в логическое устройство, называемое потоком. Существуют потоки двух типов: текстовые и двоичные.

Текстовый поток - это последовательность символов, которая организуется в строки, завершающиеся символами новой строки. Обработка текстового потока предполагает преобразование данных из текстового (внешнего) представления в машинное (внутреннее) или наоборот. При обработке двоичного потока последовательность его байтов взаимно однозначно соответствует байтам во внешнем устройстве.

В языке программирования Си файл - это логическое понятие, которое система может относить к чему угодно (от дисковых файлов до терминалов). Поток связывается с конкретным файлом выполнением операции «открыть» Как только файл открывается, можно обмениваться информацией между ним и программой. Закрытие выводимого потока заставляет ЭВМ записывать содержимое этого потока на внешнее устройство Этот процесс обычно называется промыванием потока. В начале выполнения программы ЭВМ открывает три предопределенных текстовых потока stdin, stdout и stderr, связанных со стандартными устройствами ввода-вывода (консоль - клавиатура и дисплей). Допускается переадресация ввода-вывода к другим устройствам.

Простейшими функциями консольного ввода-вывод являются функция getche(), которая читает символ с клавиатуры, и функция putchar(), которая печатает символ на экране. Функция getche() ждет, пока не будет нажата клавиша, а затем возвращает ее значение, автоматически выдавая на экран «эхо» нажимаемой клавиши. Функция putchar() записывает ее символьный аргумент на экран в текущую позицию курсора.

Ниже приводится пример простой программы, которая принимает один символ с клавиатуры и выводит его на экран.

Программа 106

#include<stdio.h>

main()

(

char ch;

ch = getchar() ;

putchar(ch);

)

Есть две важные версии функции getche(). Первая – getchar() - буферирует ввод до тех пор, пока не введен возврат каретки. Второй версией является функция getch(), которая работает точно так же, как getchar(), за исключением того, что getch() не возвращает на экран эхо введенного символа.

Функции gets() и puts() позволяют читать и писать цепочки символов (строки) с консоли. Функция gets() читает цепочку символов, которая вводится с клавиатуры (ввод оканчивается возвратом каретки), помещает ее с адреса, который указывает ее аргумент - указатель символа. Функция puts() выводит на экран ее аргумент - цепочку символов, а затем символ новой строки. Например, нижеследующая программа читает цепочку в массив str и тут же печатает ее.

Программа 107

main ()

(

char str[80] ;

gets (str) ;

puts(str) ;

)

Функция puts() занимает меньше памяти и работает быстрее, чем printf() при выводе символьных цепочек, поэтому программисты часто используют функцию puts() в тех случаях, когда важно иметь высоко минимизированный код.

Таблица 3.4

Некоторые функции буферизованной сисгемы ввода-вывода

Для работы с файлами в Си используются функции буферизованной системы ввода-вывода, табл. 3.4. Обращение к ним использует указатель файла, который определяет различные характеристики файла, включая его имя, статус и текущую позицию; используется связанным с этим файлом потоком для привязки каждой функции буферированного ввода-вывода к месту, над которым она выполняет свои операции. Указатель файла является переменной типа FILE, которая определяется в файле заголовков stdio.h.

Функция fopen() вызывается так:

fореn(<имя_файла>, <режим>);

Имя файла должно быть цепочкой символов, которая составляет правильное имя файла для операционной системы и может включать спецификацию пути. Режим задает желаемый статус открытия, табл.3.5.

Таблица 3.5

Значения режимов в Турбо-Си

Например, для того чтобы открыть файл с именем test для записи, можно написать

fp = fopen("test", "w");

где fp -переменная типа FILE*. Переменная fp является указателем файла.

Следующий оператор обнаруживает любую ошибку при открытии файла, такую, как, например, попытку открыть защищенный от записи диск или заполненный диск, прежде чем состоится попытка записи на него:

if((fp = fopen("tesf, "w"))==NULL)

{

рuts("Нельзя открыть файл!\n");

exit(l);

}

NULL - это макро, которое определяется в файле заголовка stdio.h.

Функция putc() в виде

рuts(<символ>, fp);

используется для записи символа в поток, который предварительно открыт для записи с помощью функции fopen(); fp - возвращаемый функцией fopen() указатель файла.

Функция getc() в виде

getc(fp)

используется для чтения символов, которые она возвращает из потока, открытого в режиме чтения функцией fopen(). fp является указателем файла типа FILE, который возвращается функцией fopen(). В тех случаях, когда достигается конец файла, функция getc() возвращает маркер его конца EOF. Например, для чтения текстового файла до маркера конца файла можно использовать следующие операторы:

ch = setc(fp);

while(ch!=EOF)

{

ch = getc(fp);

}

Функция feof() использует аргумент указателя-файла и возвращает 1, если достигнут конец файла, или 0, если не достигнут. Например, приведенная ниже программа читает двоичный файл до тех пор, пока ЭВМ не встречает маркер конца файла:

while(!feof(fp)) ch = getc(fp);

Функцию fdose() используют для закрытия потока, который был открыт с помощью функции foреn(). Все потоки необходимо закрыть перед завершением программы. Аргументом функции является указатель файла, который закрывается.

Функции foреn(), getc(), putc() и fdose() составляют минимальный набор функций ввода-вывода. Простым примером использования функций putc(), foреn() и fdose() является программа, которая приведена ниже. Эта программа просто читает символы с клавиатуры и записывает иx в дисковый файл до тех пор, пока не введен знак $. Имя выходного файла задается из командной строки. Например, если вы назовете программу ktod («клавиша - на диск»), то набор на клавиатуре ktod test будет позволять вам вводить строки текста в файл с именем test.

Программа 108

#include .h"

main(argc,argv)                                      /*ktod - клавиша на диск */

int argc;

char *argv[];

(

FILE *fp;

char ch;

if(argc!=2)

{

printf("Bы забыли ввести имя файла\n);

exit(l);

)

if((fp=fopen(argv[l], "w"))== NULL)

(

printf("He может открыть файл\n);

exit(l);

}

do

(

ch = getchar();

putc(ch, fp);

)

while (ch!='s');

fclose (fp) ;

}

Еще одним примером является программа dtos, которая будет читать любой ASCII файл и выводить его содержимое на экран.

Программа 109

#include "studio.h"

main (argc, argv)                        /*dtos-wicK на экран*/

int argc;

char *argv[] ;

(

FILE *fp;

char ch;

if(argc!=2) {

printf("Вы забыли ввести имя файла\n"};

exit(l);

}

if((fp=fopen(argv[l], "r"))==NOLL)(

printfC'He может открыть файл\n"};

exit(l);

}

ch=getc(fp);                   /* читать один символ */

while(ch!=EOF)

{

putchar(ch);        /* печать на экран */

ch=getc(fp);

}

fclose(fp) ;

}

Под управлением буферизованной системы ввода-вывода можно выполнять операции чтения и записи с произвольным доступом с помощью функции fseek(), которая устанавливает файловую позицию.

Например, для чтения 234-го байта в файле с именем test можно использовать следующую функцию:

funcl()

{

FILE *fp;

if((fp=fopen("test" ,"r"))==NULL)

{

printf("He могу открыть фаил\n");

exit(l);

}

fseek(fp,234L,0);

return getc(fp); /*читать один символ в 234-й позиции*/

}

В дополнение к рассмотренным до сих пор основным функциям ввода-вывода буферизованная система ввода-вывода включает функции fprintf() и fscanf(). Эти функции ведут себя точно так же, как функции printf() и scanf(), за исключением того, что они работают с дисковыми файлами. Обращения к функциям fprintf() и fscanf() имеют следующий вид:

fprintf(1р,<формат>,<список аргументов>);

fscanf(1р,<формат>,<список аргументов>);

где fp является файловым указателем, который возвращается вызовом функции fopen().

Средства ввода-вывода не являются составной частью языка Си. Имеется ряд библиотечных функций Си. обеспечивающих стандартною систему ввода-вывода для программ на Си. Макроопределения, описания переменных и определения этих функций содержатся в файле стандартных заголовков stdio h Поэтому, как указывалось выше, каждая пользовательская программа должна содержать в начале ссылку

#include <stdio.h>.

В примерах программ мы неоднократно использовали форматные функции ввода (scanf()) и вывода (printf()). Набор стандартных функций ввода и вывода значительно шире и включает большое число функций для работы с данными различного типа, различными устройствами, буферизованного и небуферизованного, форматного и бесформатного ввода и вывода.

Система ввода-вывода Си обеспечивает некоторый уровень абстракции между программистом и используемым устройством. Эта абстракция называется потоком, а фактическое устройство ввода-вывода называется файлом. Буферизованная файловая система преобразует каждое физическое устройство в логическое устройство, называемое потоком. Существуют потоки двух типов: текстовые и двоичные.

Текстовый поток - это последовательность символов, которая организуется в строки, завершающиеся символами новой строки. Обработка текстового потока предполагает преобразование данных из текстового (внешнего) представления в машинное (внутреннее) или наоборот. При обработке двоичного потока последовательность его байтов взаимно однозначно соответствует байтам во внешнем устройстве.

В языке программирования Си файл - это логическое понятие, которое система может относить к чему угодно (от дисковых файлов до терминалов). Поток связывается с конкретным файлом выполнением операции «открыть» Как только файл открывается, можно обмениваться информацией между ним и программой. Закрытие выводимого потока заставляет ЭВМ записывать содержимое этого потока на внешнее устройство Этот процесс обычно называется промыванием потока. В начале выполнения программы ЭВМ открывает три предопределенных текстовых потока stdin, stdout и stderr, связанных со стандартными устройствами ввода-вывода (консоль - клавиатура и дисплей). Допускается переадресация ввода-вывода к другим устройствам.

Простейшими функциями консольного ввода-вывод являются функция getche(), которая читает символ с клавиатуры, и функция putchar(), которая печатает символ на экране. Функция getche() ждет, пока не будет нажата клавиша, а затем возвращает ее значение, автоматически выдавая на экран «эхо» нажимаемой клавиши. Функция putchar() записывает ее символьный аргумент на экран в текущую позицию курсора.

Ниже приводится пример простой программы, которая принимает один символ с клавиатуры и выводит его на экран.

Программа 106

#include<stdio.h>

main()

(

char ch;

ch = getchar() ;

putchar(ch);

)

Есть две важные версии функции getche(). Первая – getchar() - буферирует ввод до тех пор, пока не введен возврат каретки. Второй версией является функция getch(), которая работает точно так же, как getchar(), за исключением того, что getch() не возвращает на экран эхо введенного символа.

Функции gets() и puts() позволяют читать и писать цепочки символов (строки) с консоли. Функция gets() читает цепочку символов, которая вводится с клавиатуры (ввод оканчивается возвратом каретки), помещает ее с адреса, который указывает ее аргумент - указатель символа. Функция puts() выводит на экран ее аргумент - цепочку символов, а затем символ новой строки. Например, нижеследующая программа читает цепочку в массив str и тут же печатает ее.

Программа 107

main ()

(

char str[80] ;

gets (str) ;

puts(str) ;

)

Функция puts() занимает меньше памяти и работает быстрее, чем printf() при выводе символьных цепочек, поэтому программисты часто используют функцию puts() в тех случаях, когда важно иметь высоко минимизированный код.

Таблица 3.4

Некоторые функции буферизованной сисгемы ввода-вывода

Для работы с файлами в Си используются функции буферизованной системы ввода-вывода, табл. 3.4. Обращение к ним использует указатель файла, который определяет различные характеристики файла, включая его имя, статус и текущую позицию; используется связанным с этим файлом потоком для привязки каждой функции буферированного ввода-вывода к месту, над которым она выполняет свои операции. Указатель файла является переменной типа FILE, которая определяется в файле заголовков stdio.h.

Функция fopen() вызывается так:

fореn(<имя_файла>, <режим>);

Имя файла должно быть цепочкой символов, которая составляет правильное имя файла для операционной системы и может включать спецификацию пути. Режим задает желаемый статус открытия, табл.3.5.

Таблица 3.5

Значения режимов в Турбо-Си

Например, для того чтобы открыть файл с именем test для записи, можно написать

fp = fopen("test", "w");

где fp -переменная типа FILE*. Переменная fp является указателем файла.

Следующий оператор обнаруживает любую ошибку при открытии файла, такую, как, например, попытку открыть защищенный от записи диск или заполненный диск, прежде чем состоится попытка записи на него:

if((fp = fopen("tesf, "w"))==NULL)

{

рuts("Нельзя открыть файл!\n");

exit(l);

}

NULL - это макро, которое определяется в файле заголовка stdio.h.

Функция putc() в виде

рuts(<символ>, fp);

используется для записи символа в поток, который предварительно открыт для записи с помощью функции fopen(); fp - возвращаемый функцией fopen() указатель файла.

Функция getc() в виде

getc(fp)

используется для чтения символов, которые она возвращает из потока, открытого в режиме чтения функцией fopen(). fp является указателем файла типа FILE, который возвращается функцией fopen(). В тех случаях, когда достигается конец файла, функция getc() возвращает маркер его конца EOF. Например, для чтения текстового файла до маркера конца файла можно использовать следующие операторы:

ch = setc(fp);

while(ch!=EOF)

{

ch = getc(fp);

}

Функция feof() использует аргумент указателя-файла и возвращает 1, если достигнут конец файла, или 0, если не достигнут. Например, приведенная ниже программа читает двоичный файл до тех пор, пока ЭВМ не встречает маркер конца файла:

while(!feof(fp)) ch = getc(fp);

Функцию fdose() используют для закрытия потока, который был открыт с помощью функции foреn(). Все потоки необходимо закрыть перед завершением программы. Аргументом функции является указатель файла, который закрывается.

Функции foреn(), getc(), putc() и fdose() составляют минимальный набор функций ввода-вывода. Простым примером использования функций putc(), foреn() и fdose() является программа, которая приведена ниже. Эта программа просто читает символы с клавиатуры и записывает иx в дисковый файл до тех пор, пока не введен знак $. Имя выходного файла задается из командной строки. Например, если вы назовете программу ktod («клавиша - на диск»), то набор на клавиатуре ktod test будет позволять вам вводить строки текста в файл с именем test.

Программа 108

#include .h"

main(argc,argv)                                      /*ktod - клавиша на диск */

int argc;

char *argv[];

(

FILE *fp;

char ch;

if(argc!=2)

{

printf("Bы забыли ввести имя файла\n);

exit(l);

)

if((fp=fopen(argv[l], "w"))== NULL)

(

printf("He может открыть файл\n);

exit(l);

}

do

(

ch = getchar();

putc(ch, fp);

)

while (ch!='s');

fclose (fp) ;

}

Еще одним примером является программа dtos, которая будет читать любой ASCII файл и выводить его содержимое на экран.

Программа 109

#include "studio.h"

main (argc, argv)                        /*dtos-wicK на экран*/

int argc;

char *argv[] ;

(

FILE *fp;

char ch;

if(argc!=2) {

printf("Вы забыли ввести имя файла\n"};

exit(l);

}

if((fp=fopen(argv[l], "r"))==NOLL)(

printfC'He может открыть файл\n"};

exit(l);

}

ch=getc(fp);                   /* читать один символ */

while(ch!=EOF)

{

putchar(ch);        /* печать на экран */

ch=getc(fp);

}

fclose(fp) ;

}

Под управлением буферизованной системы ввода-вывода можно выполнять операции чтения и записи с произвольным доступом с помощью функции fseek(), которая устанавливает файловую позицию.

Например, для чтения 234-го байта в файле с именем test можно использовать следующую функцию:

funcl()

{

FILE *fp;

if((fp=fopen("test" ,"r"))==NULL)

{

printf("He могу открыть фаил\n");

exit(l);

}

fseek(fp,234L,0);

return getc(fp); /*читать один символ в 234-й позиции*/

}

В дополнение к рассмотренным до сих пор основным функциям ввода-вывода буферизованная система ввода-вывода включает функции fprintf() и fscanf(). Эти функции ведут себя точно так же, как функции printf() и scanf(), за исключением того, что они работают с дисковыми файлами. Обращения к функциям fprintf() и fscanf() имеют следующий вид:

fprintf(1р,<формат>,<список аргументов>);

fscanf(1р,<формат>,<список аргументов>);

где fp является файловым указателем, который возвращается вызовом функции fopen().