Ввод и вывод в Си

делает ядро языка независимым
от аппаратуры компьютера. Операции ввода и вывода реализуются путем
обращения к библиотечным функциям.
Вообще, стандартная библиотека Си есть собрание общеупотребительных и полезных
функций. Они хранятся в библиотеке в откомпилированном виде, готовые к использованию. Чтобы компилятор мог контролировать правильность обращения к библиотечным функциям, в заголовочных файлах даны их прототипы.
Стандартная библиотека Си условно состоит из двух частей:
есть в любой реализации Си
меняется в зависимости от реализации
Под файлом (в узком смысле) будем понимать поименованную область долговременной памяти компьютера.
Слово «файл» также употребляют, когда говорят о потоке данных, связанном с устройством ввода/вывода: клавиатурой, монитором, принтером, модемом, др.

высокого уровня унифицирован и использует
абстракцию «поток».
Потоки имеют уникальные имена, когда они связаны с реальными устройствами.
В Си это достигается использованием так называемых указателей на файл.

на структуру
следующего вида:
typedef struct {
char *_ptr; // указатель на текущий байт в буфере ввода/вывода
int _cnt; // счетчик байтов в буфере ввода/вывода
char *base; // адрес буфера ввода/вывода
char _flag; // флаги доступа
char _fd; // дескриптор файла (для ввода/вывода низкого уровня)
} FILE;
В системе всегда имеется массив структур типа FILE:
extern FILE _iob [ 20 ]; // можно иметь открытыми до 20 файлов
К вашим услугам всегда есть несколько стандартных потоков ввода/вывода:
extern FILE *stdin; // стандартный поток ввода
extern FILE *stdout; // стандартный поток вывода
extern FILE *stderr; // для сообщений об ошибках (не буферизован)
extern FILE *stdaux; // резервный поток (не буферизован)
extern FILE *stdprn; // стандартный поток для печати
Эти потоки всегда открыты, их можно перенаправлять на разные устройства.
Все прочие потоки нужно явным образом создавать (открывать файлы).

*mode);
Здесь name – имя файла (полный путь), mode – режим использования:
“r” - только чтение из файла
“w” - только запись в файл
“a” - только добавление записей в конец файла
“r+” - чтение и запись (файл должен существовать)
“w+” - запись и чтение (в пустой файл)
“a+” - чтение и добавление записей в конец файла
В случае успешного открытия файла функция fopen возвращает указатель на структуру
типа FILE. При ошибке возвращается значение NULL.
закрытие файла:
int fclose ( FILE *stream) ;
В случае успешного закрытия файла функция fclose возвращает 0.
При ошибке возвращается значение EOF.
EOF есть признак конца файла, эта константа описана в “stdio.h”.
Обычно EOF - это длинная минус единица ( -1L).

);
Функция читает один символ из потока stream и возвращает его как результат.
При достижении конца файла или возникновении ошибки в/в возвращает EOF.
char* fgets ( char *s, int n, FILE *stream );
Функция читает строку символов длиной не более n символов из потока stream и размещает их начиная с адреса, на который указывает s. Необходимо позаботиться о выделении достаточной памяти для размещения вводимой строки. Ввод завершается, когда прочитан символ перевода строки ‘\n’, исчерпан лимит количества вводимых символов n, достигнут конец файла или произошла ошибка в/в. При вводе символ перевода строки ‘\n’ заменяется на признак конца строки ‘\0’.
В случае успеха функция возвращает указатель s. Значение NULL возвращается, если произошла ошибка в/в или был достигнут конец файла.
int fscanf ( FILE *stream, <список-форматов> [, <список-адресов>] );
Функция осуществляет форматный ввод полей данных из потока stream, в соответствии с заданным <списком-форматов>, и размещает введенные данные в памяти в соответствии со <списком-адресов>. В случае успеха функция возвращает количество введенных и размещенных в памяти полей данных.
При достижении конца файла или возникновении ошибки в/в возвращает значение EOF.

FILE *stream );
Функция выводит символ c в поток stream и возвращает выведенный символ как результат работы. При достижении конца файла или возникновении ошибки в/в возвращает EOF.
int fputs ( char *s, FILE *stream );
Функция выводит строку s в поток stream. В случае успеха функция возвращает некоторое неотрицательное число (обычно количество выведенных символов).
Значение EOF возвращается, если произошла ошибка в/в.
int fprintf ( FILE *stream, <список-форматов> [, <список-данных>] );
Функция осуществляет форматный вывод данных в поток stream, в соответствии с заданным <списком-данных>, преобразуя данные в соответствии с заданным <списком-форматов>. В случае успеха функция возвращает количество введенных байтов. При возникновении ошибки в/в функция возвращает некоторое отрицательное значение.

возвращает некоторое ненулевое значение (истину), если при последней попытке чтения из потока stream был достигнут конец файла. Нулевое значение (ложь) возвращается, если конец файла не был достигнут.
int ferror ( FILE *stream );
Функция возвращает некоторое ненулевое значение (истину), если при работе с потоком stream произошла ошибка в/в. Нулевое значение (ложь) возвращается, если ошибок в/в при работе с потоком stream зафиксировано не было. Индикатор ошибки в/в сбрасывается после закрытия файла, связанного с данным потоком или после вызова специальной функции clearerr.
int ungetc ( int c, FILE *stream );
Функция «заталкивает» символ c в поток stream, открытый для чтения. Последующая операция чтения из потока stream выдаст символ с. В случае успеха функция возвращает символ c. При возникновении ошибки в/в поток stream не изменяется и функция возвращает значение EOF.

командной строке.
Файлы последовательно открываются и их содержимое копируется
в стандартный вывод.
a.exe <имя-файла-1> <имя-файла-2> … <имя-файла-n>

#include
void filecopy ( FILE *stream) { // копирование одного файла
int c;
while ( ( c = getc ( stream ) ) != EOF ) putc ( c, stdout );
}
void main ( int argc, char *argv[] ) {
FILE *stream;
if ( argc == 1 ) filecopy ( stdin ); // если файлы не заданы, то stdin >> stdout
else while ( --argc ) // пока не исчерпан список файлов
if ( ( stream = fopen ( *++argv, “r” ) ) == NULL ) // пытаемся открывать
{ fprintf ( stderr, “open err: %s\n”, *argv ); break; } // не открывается
else { filecopy ( stream ); fclose ( stream ); } // копируем и закрываем
}

последовательность байтов:
Когда файл открыт, с ним связан поток. В потоке всегда имеется внутренний указатель на текущий обрабатываемый байт. Фактически это смещение (в байтах) от начала файла. Это число типа long, оно всегда может быть получено:
long ftell ( FILE *stream );
Функция возвращает текущий внутренний указатель (т.е. номер текущего
обрабатываемого байта) для потока stream или -1L при ошибке в/в.
Обычная обработка файлов – последовательная. Функция fseek() позволяет обращаться с дисковым файлом как с массивом байтов:
long fseek ( FILE *stream, long offset, int origin );
Функция позиционирует текущий внутренний указатель (т.е. задает номер текущего обрабатываемого байта) для потока stream. Возвращает 0 при успешном позиционировании или величину, отличную от нуля, при ошибке в/в. Аргумент offset задает смещение относительно некоторой позиции. Позиция задается аргументом origin.
Возможные значения origin описаны в :
SEEK_SET – начало файла
SEEK_CUR – текущая позиция
SEEK_END – конец файла

имеются ситуации,
когда требуется полный контроль со стороны приложения за передачей данных. Например: приложения реального времени, программирование модемов, сетей, др.
Иногда необходима передача данных без буферизации.
В этих случаях нужно использовать другую группу функций ввода/вывода.
Эти функции описаны в файле - небуферизованный ввод/вывод низкого уровня.
открытие файла:
int open ( char *name, int flag );
В случае успеха данная функция возвращает небольшое положительное целое число, которое называется дескриптором файла. В случае ошибки возвращает -1.
возможные значения аргумента flag: стандартные потоки
O_RDONLY только чтение и их дескрипторы
O_WRONLY только запись 0 stdin
O_RDWR чтение и запись 1 stdout
O_APPEND добавление в файл 2 stderr
O_CREAT создание файла 3 stdaux
O_TRUNC усечение файла 4 stdprn
O_TEXT текстовый файл
O_BINARY двоичный файл

fd – дескриптор файла. В случае успеха данная функция возвращает 0,
при ошибке возвращает -1.
ввод данных:
int read ( int fd, char *buf, unsigned count );
Функция пытается прочитать count байтов в буфер buf из файла с дескриптором fd. Возвращает количество действительно прочитанных байтов или -1 при ошибке в/в.
вывод данных:
int write ( int fd, char *buf, unsigned count );
Функция пытается записать count байтов из буфера buf в файл с дескриптором fd. Возвращает количество действительно записанных байтов или -1 при ошибке в/в.

fd );
Функция возвращает текущий внутренний указатель (т.е. номер текущего
обрабатываемого байта) для файла с дескриптором fd или -1 при ошибке в/в.
long lseek ( int fd, long offset, int origin );
Функция позиционирует текущий внутренний указатель (т.е. задает номер текущего обрабатываемого байта) для файла с дескриптором fd. Возвращает 0 при успешном позиционировании или величину, отличную от нуля, при ошибке в/в.
Аргумент offset задает смещение относительно некоторой позиции.
Позиция задается аргументом origin.
Возможные значения origin описаны в и :
SEEK_SET – начало файла
SEEK_CUR – текущая позиция
SEEK_END – конец файла

возвращает значение 1 при достижении конца файла, значение 0,
если конец файла ещё не достигнут, или значение -1 при возникновении ошибки в/в.
void perror ( char *string );
Функция выводит строку string в поток stderr, затем выводит системное сообщение об обнаруженной ошибке в/в. Данная функция должна вызываться сразу за той функций ввода или вывода, которая привела к ошибке в/в.
Пример (копирование ввода на вывод без промежуточной буферизации):

#include
#define BUFSIZE 256 // размер максимального ввода
void main ( void ) { // замечание: драйверы в/в могут использовать
char buf [ BUFSIZE ]; // собственную буферизацию
int n;
while ( ( n = read ( 0, buf, BUFSIZE ) ) > 0 ) // пытаемся читать данные
write ( 1, buf, n ); // выводим прочитанное
}

описана структура следующего вида:
typedef struct {
char *_ptr; // указатель на текущий байт в буфере ввода/вывода
int _cnt; // счетчик байтов в буфере ввода/вывода
char *base; // адрес буфера ввода/вывода
……….
} FILE;
когда открывается некоторый файл (поток):
FILE* stream = fopen ( char *filename, char *mode);
система выделяет буфер размером 512 байтов:
поля переменной stream типа FILE заполняются надлежащим образом и, при операциях ввода, функция _filbuf ( FILE *stream ) заполняет этот буфер первой порцией данных.
В зависимости от опций компилятора, функции getc, putc, getchar, putchar реализуются как макросы или как функции. Посмотрим их реализацию в форме макросов.

макросов:
Более подробно эти макросы можно посмотреть в заголовочном файле .
Если код генерируется для dll или как реентерабельный, тогда применяется реализация getc и putc через вызов функций, и потоки блокируются на время выполнения операций ввода/вывода.

#define getc ( stream ) \
( --(stream) -> _cht >= 0 ) ? 0xff & *(stream) ->_ptr++ : _filbuf ( stream )
#define getchar () getc ( stdin )
#define putc ( c, stream ) \
( --(stream) -> _cht >= 0 ) ? 0xff & *(stream) ->_ptr++ = (char) c : _flsbuf ( ( c ), (stream) )
#define putchar ( c ) putc ( ( c ), stdout )

этих функций можно можно посмотреть в папке VS\src\....

char* fgets ( char *s, int n, FILE *stream ) {
register int c;
register char *cs = s; // обзаведемся быстрым указателем
while ( --n > 0 && ( c = getc ( stream ) ) != EOF ) // читаем из потока
if ( ( *cs++ = c ) == ‘\n’ ) break; // пишем в буфер
*cs = ‘\0’; // оформляем признак конца строки
return ( c == EOF && cs == s ) ? NULL : s; // всё прочитано успешно?
}
int fputs ( char *s, FILE *stream ) {
register int c;
while ( c = *s++ ) // берем символы из строки
if ( putc ( c, stream ) == EOF ) return EOF; // выводим их в поток
putc ( ‘\n’, stream ); // оформляем признак перевода строки
return 0;
}

байт-1

байт-2

байт-3

…….

s

cs

‘\n’

……

заголовочных файлах и .
получить имя текущей папки (директории) можно так:
char* _getcwd ( char *buf, int maxlen );
Полный путь для текущей рабочей директории будет записан в buf. Если вместо buf был указан NULL, функция самостоятельно получит буфер длиной maxlen символов. Возвращает указатель на буфер с именем текущей рабочей директории или NULL, если произошла ошибка в/в.
изменить текущую папку (директорию):
int _chdir ( char *pathname );
Возвращает 0 в случае успеха или -1 при возникновении ошибки в/в.
создать папку (директорию):
int _mkdir ( char *pathname );
Возвращает 0 в случае успеха или -1 при возникновении ошибки в/в.
удалить папку (директорию):
int _rmdir ( char *pathname );
Возвращает 0 в случае успеха или -1 при возникновении ошибки в/в.

(директории)
применяется следующая структура (уточнять её для конкретных IDE):
struct _finddata_t {
unsigned attrib; // атрибуты выбираемых файлов
long time_create; // дата и время создания файла
long time_access; // дата и время последнего доступа к файлу
long time_write; // дата и время последней записи в файл
unsigned long size; // длина файла в байтах
char name[260]; // полный путь к файлу, включая его имя
};
Значения поля attrib могут быть комбинацией следующих констант:
_A_NORMAL // обычный файл
_A_RDONLY // файл, доступный только для чтения
_A_HIDDEN // скрытый файл
_A_SYSTEM // системный файл
_A_SUBDIR // подпапка (поддиректория)
_A_ARCH // архивный файл

_findfirst ( char *filespec, struct _finddata_t *fileinfo );
В аргументе filespec (спецификация имени файла) задается шаблон имени
выбираемого файла, в шаблоне имени могут использоваться метасимволы ‘*’ и ‘?’.
Возвращает ненулевой дескриптор поиска (handle) в случае успеха (т.е. был найден файл, который удовлетворяет атрибутам attrib, заданным в _finddata_t ) или -1 при возникновении ошибки в/в.
выборка следующего (очередного) файла из текущей рабочей папки:
int _findnext ( long handle, struct _finddata_t *fileinfo );
В аргументе handle задается ненулевой дескриптор поиска, который ранее был получен как результат работы функции _findfirst.
Возвращает 0 в случае успеха (т.е. был найден очередной файл, который удовлетворяет атрибутам attrib, заданным в _finddata_t ) или -1 при возникновении ошибки в/в.