|
Бинарный режим доступа. Функции fwrite() и fread()На этом занятии мы рассмотрим бинарный режим доступа к файлам. До сих пор на предыдущих занятиях файлы открывались в текстовом режиме, который подразумевает запись и чтение текстовой информации. Соответственно, все рассмотренные функции, как правило, используются именно для текстовых данных, хотя их можно применять и в бинарном режиме они будут работать абсолютно также. Так что же такое бинарный режим и чем он отличается от текстового? Давайте представим, что нам в программе нужно сохранять в файл значения различных переменных, например, таких: int var_i = -10; double pi = 3.141592653589793; char ch = 'S'; Если использовать текстовый формат представления, то придется эти числа прямо в таком виде записать в выходной файл, например, с помощью функции fprintf(): В файле увидим следующую информацию: -10; 3.141593; S Обратите внимание, вещественное число pi представлено в усеченном виде. Конечно, это можно было бы поправить, но, очевидно, создает некоторые неудобства. Кроме того, при обратном считывании этих данных с помощью функции fscanf(), придется текстовое представление переводить в соответствующее числовое. А это дополнительное процессорное время. Выйти из этой ситуации можно, если данные в файле воспринимать подобно ячейкам памяти. И хранить переменные так же, как они хранятся в памяти устройства: 4 байта для типа int; 8 байтов для типа double; 1 байт для типа char. В сумме получился бы файл размером 4+8+1 = 13 байт, что, во-первых, меньше текстовой записи и, во-вторых, данные не нужно преобразовывать в текстовый формат. Это и есть пример бинарного режима записи и чтения данных. В общем случае, отличие бинарного режима от текстового в том, что функции чтения и записи данных читают (или записывают) каждый байт без искажений и пропусков, какое бы значение он ни принимал. В текстовом режиме некоторые символы могут не читаться. Например, символ возврата каретки ‘\r’ игнорируется при чтении и записи. Понятно, что в бинарном режиме такое недопустимо, поэтому все данные заносятся и считываются без искажений один в один. Давайте посмотрим, как можно включить и использовать бинарный режим. Вначале, при открытии файлового потока, конечно же, нужно прописать букву ‘b’ для параметра mode функции fopen(): FILE* fp = fopen("my_file.txt", "wb"); Надо заметить, что в ОС Unix файлы сразу открываются в бинарном режиме, то есть, различия между текстовым и бинарным доступом там нет. Но в других ОС это может быть не так. Например, в ОС Windows – это два разных режима и буква ‘b’ строго обязательна для включения бинарного режима. Функции fwrite() и fread()После того, как файл открыт на запись в бинарном режиме, нам нужно в него записать значения фрагментов ячеек, которые занимают переменные var_i, pi и ch в оперативной памяти. Уже известные нам функции не очень подходят, т.к. они «заточены» на работу со строками, а не произвольными данными. Но в языке Си есть еще две полезные функции, которые, как раз, удобны для работы в бинарном режиме: size_t fwrite(const void * restrict ptr,
size_t size, size_t nmemb, FILE * restrict stream);
Эти функции принимают указатель ptr произвольного типа на область данных, которую следует записать или, в которую нужно занести данные из файла. Вторым параметром size указывается размер порции данных (например, это может быть размер элемента массива). Следующий параметр nmemb – число порций данных размером size. То есть, всего функция прочитает или запишет объем, равный size * nmemb байт. Последний параметр – это файловый поток. Обе функции возвращают число успешно прочитанных или записанных порций данных. Давайте воспользуемся функцией fwrite() для записи наших переменных в выходной файл. Получим: Здесь все достаточно очевидно. Передается адрес переменной, затем, ее размер и количество таких переменных на тот случай, если бы у нас был, например, массив. После выполнения программы файл my_file.txt составляет всего 13 байт. Давайте теперь прочитаем записанные данные и убедимся, что они будут в точности равны исходным. Сделать это можно следующим образом: #include <stdio.h> int main(void) { int r_var_i; double r_pi; char r_ch; FILE* in = fopen("my_file.txt", "rb"); if(in == NULL) { perror("my_file.txt"); return 1; } fread(&r_var_i, sizeof(r_var_i), 1, in); fread(&r_pi, sizeof(r_pi), 1, in); fread(&r_ch, sizeof(r_ch), 1, in); fclose(in); printf("r_var_i = %d, r_pi = %f, r_ch = %c\n", r_var_i, r_pi, r_ch); return 0; } После выполнения программы увидим результат: r_var_i = -10, r_pi = 3.141593, r_ch = S Переменные равны тем значениям, которые ранее были записаны в файл. При этом данные не пришлось конвертировать в текстовый вид. В этом преимущество бинарного режима доступа. Но это очень простой пример. Давайте рассмотрим что-нибудь более сложное и практичное. Пусть у нас в программе объявлена структура и в файл нужно сохранить массив из этих структур: #include <stdio.h> enum {name_size=10}; typedef struct { char name[name_size]; double x, y; } POINT; int main(void) { POINT fig[] = { {"Point 1", 0.0, 0.0}, {"Point 2", 4.23, -21.0}, {"Point 3", 6.65, -31.34}, {"Point 4", 3.2, -44.62}, {"Point 5", -1.65, 1.0}, }; FILE* fp = fopen("my_file.txt", "wb"); if(fp == NULL) { perror("my_file.txt"); return 1; } int res = fwrite(fig, sizeof(POINT), sizeof(fig) / sizeof(*fig), fp); fclose(fp); printf("res = %d\n", res); return 0; } Здесь все должно быть вам понятно. После запуска программы увидим результат: res = 5 То есть, функция fwrite() записала 5 порций данных, то есть 5 структур типа POINT. Давайте теперь прочитаем эти данные из файла. Это можно сделать следующим образом: #include <stdio.h> enum {name_size=10, max_points=50}; typedef struct { char name[name_size]; double x, y; } POINT; int main(void) { POINT fig[max_points]; int length = 0; FILE* fp = fopen("my_file.txt", "rb"); if(fp == NULL) { perror("my_file.txt"); return 1; } while(fread(&fig[length], sizeof(POINT), 1, fp) == 1) length++; fclose(fp); for(int i = 0;i < length; ++i) printf("%s: (%.2f, %.2f)\n", fig[i].name, fig[i].x, fig[i].y); return 0; } Мы здесь читаем данные по одной структуре, пока функция fread() возвращает 1, то есть, пока данные читаются корректно. Как только очередная порция данных не может быть прочитана, цикл завершается и на экран выводится прочитанная информация из массива структур: Point
1: (0.00, 0.00)
Видите, как просто и удобно можно считывать и записывать сложные, разнородные данные, используя бинарный режим доступа. Видео по теме |
