Отчет должен содержать: титульный лист; цель работы; условие задачи; текст программы с комментариями; вывод списка до сортировки и после сортировки; выводы по работе.
Вопросы для самоконтроля
1. Линейный односвязный список.
2. Линейный кольцевой список.
3. Особенности сортировки списка.
Лабораторная работа № 7. Изучение стандартных функций ввода-вывода в языке Си
Цель и задачи работы, требования к результатам ее выполнения
Цель работы состоит в овладении навыками разработки программ на языке Си, использующих ввод- вывод в файлы. Для достижения цели необходимо выполнить следующие задачи:
- изучить учебный материал, посвященный вводу- выводу в файлы с помощью библиотеки стандартных функций языка Си [1, 3];
- разработать программу на языке Си для решения заданного варианта задания;
- отладить программу;
- подготовить отчет по лабораторной работе.
Краткая характеристика объекта изучения
Общие сведения о вводе-выводе
В Си отсутствуют встроенные операторы (операции) ввода-вывода. Для ввода-вывода используются стандартные библиотеки функций. Рассмотрим одну из стандартных библиотек ввода- вывода, большинство функций которой описаны в заголовочном файле stdio.h. Иногда функции этой библиотеки называют функциями ввода- вывода «высокого» уровня, так как эти функции не учитывают особенности конкретной архитектуры компьютера и используемой операционной системы. Эти функции присутствуют в эквивалентной форме во всех операционных системах, поддерживающих язык Си.
Рассмотрим некоторые понятия, используемые в этой библиотеке. Основное понятие – поток ввода-вывода.
Потоком (stream) называется источник или получатель данных, который можно ассоциировать с диском или другим внешним устройством ввода- вывода. Поток можно рассматривать как последовательность байтов (символов), поток связан с некоторым устройством ввода- вывода (файл, принтер, монитор, клавиатура и др.), с которым ведется обмен. С точки зрения программы поток не зависит от устройства, с которым он связан, т.е. поток не зависит от технической реализации конкретного устройства ввода- вывода.
Классификация потоков ввода- вывода:
По направлению:
- входные;
- выходные;
- двунаправленные.
По использованию буфера в оперативной памяти:
- буферизированные;
- небуферизированные.
Использование буфера ввода- вывода в оперативной памяти позволяет с некоторых случаях существенно увеличить быстродействие программы, которая часто выполняет операции ввода- вывода с внешними устройствами, быстродействие которых существенно меньше (на порядки), чем быстродействие оперативной памяти. При буферизированном вводе выводе данные вначале отправляются в специальный буфер в оперативной памяти, по заполнению буфера они отправляются дальше (в переменные программы или во внешнее устройство вывода). Управляет буфером, как правило, операционная система, но существуют функции в библиотеке для сброса буфера. Схема буферизированного ввода- вывода представлена на рисунке 8.
| Оперативная память |
| Программа |
| Выводимые данные |
| Буфер вывода |
| Внешнее устройство вывода |
| Оперативная память |
| Программа |
| Принимающие объекты |
| Буфер ввода |
| Внешнее устройство ввода |
Рисунок 8 – Схема буферизированного ввода- вывода
Ввод- вывод в файлы
Открытие файла
Прежде, чем работать с файлом на диске или сменном носителе его необходимо открыть. Для этого заранее объявляется указатель на структуру FILE.
Заголовок функции открытия файла:
FILE * fopen(const char *name, const char * mode);
параметры: name – строка, содержащая имя файла, mode – строка, содержащая режим открытия файла, mode может состоять из 2-х частей, 1-ая часть обязательная, возможные значения символы:
«r» – режим «чтение», файл должен существовать;
«w» – режим «запись», если файл существует, то его содержимое стирается; «a» – режим «добавление», если файл не существует, он создается заново, если файл существует, содержимое его не теряется, запись производится всегда в конец файла;
«r+» – режим «чтение + запись», файл должен существовать (как при чтении);
«w+» – режим «запись + чтение», если файл существует, то его содержимое стирается (как при записи);
«a+» – режим «добавление + чтение», как в режиме «добавление» запись всегда производится в конец файла.
Вторая часть необязательная, возможные значения символы:
«t» – файл открывается в текстовом режиме (по умолчанию), при чтении последовательность символов \r\n преобразуется в \n, при записи происходит обратное преобразование, кроме того, символ с кодом 1A интерпретируется как конец файла;
«b» – файл открывается в двоичном режиме, подобные преобразования не проводятся.
Функция возвращает указатель на структуру FILE или NULL в случае ошибки.
Примеры открытия файлов:
FILE *pF;
pF=fopen(“MyFile.txt”, “w”);
Здесь создается файл в текущем каталоге операционной системы с именем MyFile.txt, файл создается для записи в текстовом режиме. Если файл с таким имен уже существовал, то старое его содержимое стирается.
FILE *pF;
pF=fopen(“C:\\Catalog1\\MyFile.dat”, “rb”);
Открывается файл с именем MyFile.dat на диске С: в каталоге Catalog1, файл открывается для чтения в двоичном режиме, файл должен существовать, в противном случае функция возвращает значение NULL. Следует обратить внимание на то, что символ «\» является внутри строки служебным, поэтому, чтобы его включить в строку в качестве обычного символа передним ставится тот же символ «\».
FILE *pF;
pF=fopen(“C:\\Catalog1\\MyFile.txt”, “a+”);
Открывается файл с именем MyFile.txt на диске С: в каталоге Catalog1, файл открывается для добавления и чтения в текстовом режиме, файл может существовать или, если он не существует, то он создается заново.
Следует отметить, что компилятор Microsoft Visual С++ 2013 выдает ошибку при использовании fopen (более ранние компиляторы выдавали предупреждение), сообщается, что функция fopen является небезопасной и устаревшей и предлагается воспользоваться другой функцией fopen_s. Функция имеет заголовок:
errno_t fopen_s(
FILE** pFile,
const char *filename,
const char *mode
);
Основное отличие в том, что указатель на структуру FILE передается в первый параметр функции через указатель. Пример открытия файла для записи:
FILE *pF;
fopen_s(&pF, “MyFile.txt”, “w”);
Закрытие файла
Открытые файла используют ресурсы операционной системы, поэтому, если работа с ними завершена, их требуется закрывать. Кроме того, если открыт файл для записи и при завершении работы приложения он не закрыт, то возможно не все записанные данные окажутся в этом файле, если запись проводится через буфер ввода – вывода.
Заголовок функции для закрытия файла:
int fclose(FILE * stream);
параметр stream – указатель на структуру FILE, который связан с открытым файлом, функция возвращает 0, если закрытие реализовано или EOF в случае ошибки.
Определение конца файла
Когда проводятся операции чтения – записи в файл, существует понятие указателя текущей позиции файла. При открытии файла текущая позиция указателя находится в начале файла, значение указателя текущей позиции равно 0, далее при чтении или записи он перемещается по файлу, значение указателя текущей позиции соответствует смещению позиции от начала файла в байтах.
Функция, которая позволяет проверить достигли ли указатель текущей позиции конца файла, имеет заголовок:
int feof(FILE * stream);
параметр stream – указатель на структуру FILE, который связан с открытым файлом, возвращает не 0, если курсор находится на конце файла или 0, в противном случае.
Функции записи в файл
Следующие функции работают так же, как аналогичные функции для записи в поток stdout. Но эти функции имеют на один параметр больше, параметр stream – указатель на структуру FILE, который связан с открытым файлом. Ниже представлены заголовки функций.
Запись символа в файл:
int fputc(int c, FILE *stream);
Запись строки символов в файл:
int fputs(const char * s, FILE * stream);
Запись данных в файл в соответствии с заданным форматом (форматированный вывод):
int fprintf(FILE * stream, const char * format, …);
Рассмотрим еще одну полезную функцию записи, которая применяется, как правило, в двоичном режиме.
Запись данных в файл из оперативной памяти без преобразований:
unsigned fwrite(void * buf, unsigned size, unsigned count, FILE *stream);
параметры: buf – адрес в оперативной памяти, начиная с которого начинают записываться данные, size – размер блока данных в байтах, count – число блоков данных (при записи массива), stream – указатель на структуру FILE; возвращаемое значение – число реально записанных блоков в файл.
Функции чтения из файла
Следующие функции работают так же, как аналогичные функции для чтения из потока stdin. Эти функции также имеют на один параметр больше, параметр stream – указатель на структуру FILE, который связан с открытым файлом. Ниже представлены заголовки функций.
Чтение символа из файла:
int fgetc(FILE * stream);
Чтение строки символов из файла:
char * fgets(char * s, int n, FILE * stream);
параметр n – максимальное число читаемых символов.
Считывание данных из файла и запись их в переменные в соответствии с заданным форматом:
int fscanf(FILE * stream, const char * format, …);
Дополнительно рассмотрим функцию чтения, которая работает в двоичном режиме.
Чтение данных из файла и запись их в оперативную память без преобразований:
unsigned fread(void *buf, unsigned size, unsigned count, FILE *stream);
параметры: buf – адрес в оперативной памяти, куда записываются данные, size – размер блока данных в байтах, count – число блоков данных (при чтении массива), stream – указатель на структуру FILE; возвращаемое значение – число реально прочитанных блоков из файла.
