Основы программирования в Linux - Нейл Мэтью

Не путайте эти потоки файлов с потоками ввода/вывода в языке С++ и механизмом STREAMS, описывающим взаимодействие процессов и введенным в системе AT&T UNIX System V Release 3, который не рассматривается в данной книге. Для получения дополнительной информации о средствах STREAMS обратитесь к спецификации X/Open (по адресу http://www.opengroup.org) и руководству по программированию AT&T STREAMS Programming Guide, поставляемому с системой System V.

Три файловых потока открываются автоматически при старте программы. К ним относятся stdin, stdout и stderr. Эти потоки объявлены в файле stdio.h и представляют вывод, ввод и стандартный поток ошибок, которым соответствуют низкоуровневые файловые дескрипторы 0, 1 и 2.

В данном разделе мы рассмотрим следующие функции:

□ fopen, fclose;

□ fread, fwrite;

□ fflush;

□ fseek;

□ fgetc, getc, getchar;

□ fputc, putc, putchar;

□ fgets, gets;

□ printf, fprintf и sprintf;

□ scanf, fscanf и sscanf;

□ fopen.

fopen

Библиотечная функция fopen — это аналог низкоуровневого системного вызова open. Она используется в основном для файлов и терминального, ввода и вывода. Там, где нужно явное управление устройствами, больше подойдут системные вызовы, поскольку они устраняют потенциальные нежелательные побочные эффекты применения библиотек, например, в случае буферизации ввода/вывода.

Далее приведена синтаксическая запись функции:

#include <stdio.h>

FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);

Функция fopen открывает файл, заданный в параметре filename, и ассоциирует с ним поток. Параметр mode описывает, как файл должен быть открыт. Он задается одной из следующих строк:

□ "r" или "rb" — открыть только для чтения;

□ "w" или "wb" — открыть для записи, укоротить до нулевой длины;

□ "а" или "ab" — открыть для записи, дописывать в конец файла;

□ "r+" или "rb+" или "r+b" — открыть для изменения (чтение и запись);

□ "w+" или "wb+" или "w+b" — открыть для изменения, укоротить до нулевой длины;

□ "a+" или "ab+" или "а+b" — открыть для изменения, дописывать в конец файла. Символ b означает, что файл бинарный, а не текстовый.

В отличие от MS-DOS, системы UNIX и Linux не делают различий между текстовыми и бинарными файлами. UNIX и Linux обрабатывают их одинаково с эффективностью обработки бинарных файлов. Важно также учесть, что параметр mode должен быть строкой, а не символом. Всегда применяйте двойные кавычки, а не апострофы.

В случае успешного завершения функция fopen возвращает ненулевой указатель на структуру FILE*. В случае сбоя она вернет значение NULL, определенное в файле stdio.h.

Количество доступных потоков ограничено, как и число дескрипторов файлов. Реальное предельное значение содержится в определенной в файле stdio.h константе FOPEN_MAX и всегда не менее 8, а в ОС Linux обычно 16.

fread

Библиотечная функция fread применяется для чтения данных из файлового потока. Данные считываются из потока stream в буфер данных, заданный в параметре ptr. Функции fread и fwrite имеют дело с записями данных. Записи описываются размером size и количеством передаваемых записей nitems. Функция возвращает количество записей (а не байтов), успешно считанных в буфер данных. При достижении конца файла может быть возвращено меньше записей, чем nitems, вплоть до нуля.

Далее приведена синтаксическая запись функции:

#include <stdio.h>

size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nitems, FILE *stream);

Как и в других функциях стандартного ввода/вывода, записывающих данные в буфер, выделять место для данных и проверять ошибки должен программист. См. также функции ferror и feof далее в этой главе.

fwrite

Интерфейс библиотечной функции fwrite аналогичен интерфейсу функции fread. Она принимает записи данных из заданного буфера данных и записывает их в поток вывода. Функция возвращает количество успешно записанных записей.

Далее приведена синтаксическая запись функции:

#include <stdio.h>

size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nitems, FILE *stream);

Имейте в виду, что функции fread и fwrite не рекомендуется применять со структурированными данными. Частично проблема заключается в том, что файлы, записанные функцией fwrite, могут быть непереносимыми между машинами с разной архитектурой.

fclose

Библиотечная функция fclose закрывает заданный поток stream, заставляя записать все незаписанные данные. Важно применять функцию fclose, поскольку библиотека stdio будет использовать буфер для данных. Если программе нужна уверенность в том, что все данные записаны, следует вызвать fclose. Имейте в виду, что функция fclose вызывается автоматически для всех файловых потоков, которые все еще открыты к моменту нормального завершения программы, но при этом у вас, конечно же, не будет возможности проверить ошибки, о которых сообщает fclose.

Далее приведена синтаксическая запись функции:

#include <stdio.h>

int fclose(FILE* stream);

fflush

Библиотечная функция fflush вызывает немедленную запись всех данных файлового потока, ждущих выполнения операции записи. Вы можете применять ее, например, чтобы убедиться, что интерактивное приглашение отправлено на терминал до того, как делается попытка считать ответ. Эта функция также полезна, если вы хотите, прежде чем продолжить выполнение, убедиться в том, что важные данные помещены на диск. Ее можно применять в некоторых случаях при отладке программы, чтобы быть уверенным в том, что программа действительно записывает данные, а не зависла. При вызове функции fclose выполняется неявная операция fflush, поэтому перед fclose не нужно вызывать функцию fflush. 

Далее приведена синтаксическая запись функции:

#include <stdio.h>

int fflush(FILE *stream);

fseek

Функция fseek — это эквивалент для файлового потока системного вызова lseek. Она задает в stream позицию для следующей операции чтения этого потока или записи в него. Значения и смысл параметров offset и whence такие же, как у ранее описанных одноименных параметров вызова lseek. Но там, где lseek возвращает off_t, функция fseek возвращает целое число: 0, если выполнилась успешно, и -1 при аварийном завершении с ошибкой, указанной в переменной errno. Какое поле деятельности для стандартизации!

Далее приведена синтаксическая запись функции:

#include <stdio.h>

int fseek(FILE *stream, long int offset, int whence);

fgetc, getc и getchar

Функция fgetc возвращает из файлового потока следующий байт как символ. Когда она достигает конца файла или возникает ошибка, функция возвращает EOF. Для того чтобы различить эти два случая, следует применять функции ferror или feof.

Далее приведена синтаксическая запись функций:

#include <stdio.h>

int fgetc(FILE *stream);

int getc(FILE *stream);

int getchar();

Функция getc эквивалентна fgetc за исключением того, что может быть реализована как макрос. В этом случае аргумент stream может определяться несколько раз, поэтому он лишен побочных эффектов (например, не затронет переменные). К тому же вы не можете гарантировать возможности применения адреса getc как указателя функции.

Функция getchar эквивалентна вызову функции getc(stdin) и читает следующий символ из стандартного ввода.

fputc, putc и putchar

Функция fputc записывает символ в файловый поток вывода. Она возвращает записанное значение или EOF в случае аварийного завершения.

#include <stdio.h>

int fputc(int с, FILE *stream); int putc(int c, FILE *stream); int putchar(int c);

Как и в случае функций fgetc/getc, функция putc — эквивалент fputc, но может быть реализована как макрос.

Функция putchar — то же самое, что вызов putc(с, stdout), записывающий один символ в стандартный вывод. Имейте в виду, что функция putchar принимает, а функция getchar возвращает символы как данные типа int, а не char. Это позволяет индикатору конца файла (EOF) принимать значение -1, лежащее вне диапазона кодов символов.