Доступ к файлам
Все до сих пор написанные программы читали из стандартного ввода и писали в стандартный вывод, относительно которых мы предполагали, что они магическим образом предоставлены программе местной операционной системой.
Следующим шагом в вопросе ввода-вывода является написание программы, работающей с файлом, который не связан заранее с программой. Одной из программ, которая явно демонстрирует потребность в таких операциях, является cat, которая объединяет набор из нескольких именованных файлов в стандартный вывод. Программа cat используется для вывода файлов на терминал и в качестве универсального сборщика ввода для программ, которые не имеют возможности обращаться к файлам по имени. Например, команда
cat x.c,y.c
печатает содержимое файлов x.c и y.c в стандартный вывод.
Вопрос состоит в том, как организовать чтение из именованных файлов, т.е., как связать внешние имена, которыми мыслит пользователь, с фактически читающими данные операторами.
Эти правила просты. Прежде чем можно считывать из некоторого файла или записывать в него, этот файл должен быть открыт с помощью функции fopen из стандартной библиотеки. функция fopen берет внешнее имя (подобное x.c или y.c), проводит некоторые обслуживающие действия и переговоры с операционной системой (детали которых не должны нас касаться) и возвращает внутреннее имя, которое должно использоваться при последующих чтениях из файла или записях в него.
Это внутреннее имя, называемое "указателем файла", фактически является указателем структуры, которая содержит информацию о файле, такую как место размещения буфера, текущая позиция символа в буфере, происходит ли чтение из файла или запись в него и тому подобное. Пользователи не обязаны знать эти детали, потому что среди определений для стандартного ввода-вывода, получаемых из файла stdio.h, содержится определение структуры с именем file. Единственное необходимое для указателя файла описание демонстрируется примером:
file *fopen(), *fp;
Здесь говорится, что fp является указателем на file и fopen возвращает указатель на file. Oбратите внимание, что file является именем типа, подобным int, а не ярлыку структуры; это реализовано как typedef. (Подробности того, как все это работает на системе UNIX, приведены в лекции №8).
Фактическое обращение к функции fopen в программе имеет вид:
fp=fopen(name,mode);
Первым аргументом функции fopen является "имя" файла, которое задается в виде символьной строки. Второй аргумент mode("режим") также является символьной строкой, которая указывает, как этот файл будет использоваться. Допустимыми режимами являются: чтение ("r"), запись ("w") и добавление ("a").
Если вы откроете файл, который еще не существует, для записи или добавления, то такой файл будет создан (если это возможно).
Открытие существующего файла на запись приводит к отбрасыванию его старого содержимого. Попытка чтения несуществующего файла является ошибкой. Ошибки могут быть обусловлены и другими причинами (например, попыткой чтения из файла, не имея на то разрешения). При наличии какой-либо ошибки функция возвращает нулевое значение указателя null (которое для удобства также определяется в файле stdio.h).
Другой необходимой вещью является способ чтения или записи, если файл уже открыт. Здесь имеется несколько возможностей, из которых getc и putc являются простейшими. функция getc возвращает следующий символ из файла; ей необходим указатель файла, чтобы знать, из какого файла читать. Таким образом,
c=getc(fp)
помещает в "C" следующий символ из файла, указанного посредством fp, и EOF, если достигнут конец файла.
функция putc, являющаяся обращением к функции getc,
putc(c,fp)
помещает символ "c" в файл fp и возвращает "c". Подобно функциям getchar и putchar, getc и putc могут быть макросами, а не функциями.
При запуске программы автоматически открываются три файла, которые снабжены определеными указателями файлов. Этими файлами являются стандартный ввод, стандартный вывод и стандартный вывод ошибок; соответствующие указатели файлов называются stdin, stdout и stderr. Обычно все эти указатели связаны с терминалом, но stdin и stdout могут быть перенаправлены на файлы или в поток (pipe), как описывалось в разделе 7.2. лекции №7.
функции getchar и putchar могут быть определены в терминалах getc, putc, stdin и stdout следующим образом: #define getchar() getc(stdin) #define putchar(c) putc(c, stdout). При работе с файлами для форматного ввода и вывода можно использовать функции fscanf и fprintf. Они идентичны функциям scanf и printf, за исключением того, что первым аргументом является указатель файла, определяющий тот файл, который будет читаться или куда будет вестись запись; управляющая строка будет вторым аргументом.
Покончив с предварительными замечаниями, мы теперь в состоянии написать программу cat для конкатенации файлов. Используемая здесь основная схема оказывается удобной во многих программах: если имеются аргументы в командной строке, то они обрабатываются последовательно. Если такие аргументы отсутствуют, то обрабатывается стандартный ввод. Это позволяет использовать программу как самостоятельно, так и как часть большей задачи.
