sem08 - работа с бинарными файлами на уровне функций стандартной библиотеки (Мини-учебник с ejudge = Чернокнижка)

1Занятие №81.1 Квалификатор constПри определении переменной её тип может дополняться так называемыми квалификаторами. Язык Си определяет два квалификатора const и volatile. Квалификаторvolatile используется, в основном, для программирования на низком уровне, поэтому мыего рассматривать не будем. Квалификаторы могут стоять на любом месте в спецификациитипа: до имени типа, после имени типа, и даже в середине имён типов, состоящих из нескольких ключевых слов, например:const unsigned longunsigned long constunsigned const long— все правильные спецификации типа и описывают один и тот же тип.Квалификатор const означает, что определяемый объект не может быть модифицирован, потому что например, находится в ПЗУ.const int nproc = 30;определяет переменную nproc типа int, которая не может быть модифицирована в даннойединице компиляции.

Переменная, описанная с квалификатором const, не может быть использована в константных выражениях, которые, в частности, задают количество элементовмассива. Следующий фрагмент не является правильным в языке Си:const int N = 10;double arr[N];Если квалификатор const используется для определения переменной-указателя, его семантика меняется в зависимости от того, где он расположен: до символа * или после него.Определениеchar *ptr;вводит указатель ptr, который и сам может изменяться, и память по адресу, на которыйуказывает данный указатель, также может быть изменена.char const *ptr;определяет указатель ptr на неизменяемую область памяти.

Сам указатель может изменяться.char * const ptr;определяет неизменяемый указатель на изменяемую область памяти.char const * const ptr;определяет неизменяемый указатель на неизменяемую область памяти.Из всех вышеперечисленных комбинаций чаще всего используется const char *. Такой тип, например, имеют параметры многих стандартных функций. Например, функцияstrcmp определена следующим образом:int strcmp(const char *sl, const char *s2);1потому что она принимает в качестве параметров две строки, которые не модифицирует.Обратите внимание, что не имеет смысла писать const char * const, потому что параметры указательных типов в функции передаются по значению.

Рекомендуется пользоваться квалификатором const в ваших программах.1.2 Чтение сложных деклараторовРанее мы уже рассмотрели различные конструкции, модифицирующие тип, такие какуказатели, массивы, функции. Все эти конструкции могут комбинироваться в синтаксической конструкции, называемой «декларатором». Таким образом, полное определение переменной выглядит следующим образом:<базовый тип> <декларатор> [ = <инициализатор> ];Декларатор содержит имя определяемого объекта, но в некоторых местах может быть «анонимным», то есть не содержащим имя определяемого объекта. Анонимные деклараторы допускаются в операции приведения типа и при описании формальных параметров в прототипах функций.Пример декларатора:char (*(*x[3])())[5];Анонимный декларатор может выглядеть следующим образом:char (*(*[3])())[5];Такая (на первый взгляд «странная») форма определения производных типов на самомделе введена по аналогии с выражениями.

Декларатор можно рассматривать как некотороевыражение над типом. В таком выражении есть три операции:[] постфиксная — массив из заданного количества элементов() постфиксная — функция с заданными параметрами*префиксная — указатель() группировка членов в выраженииПостфиксные операции имеют самый высокий приоритет и читаются слева направо отопределяемого имени. Префиксная операция имеет более низкий приоритет и читается справа налево. Скобки могут использоваться для изменения порядка чтения.Таким образом, декларатор читается, начиная от имени определяемого объекта следуяправилам приоритетов операций. Имя определяемого объекта — это первое имя после базового типа.Примеры:int a[3][4];массив из 3 элементов типа массива из 4 элементов типа int(матрица 3 × 4 целых)char **b;указатель на указатель на charchar *c[];массив из неопределённого количества элементов типа указательна тип charint *d[10];массив из 10 элементов типа указатель на тип intint (*e)[10]; указатель на массив из 10 элементов типа intint *f();функция, возвращающая указатель на intint (*g)();указатель на функцию, возвращающую intint *(*g)();указатель на функцию, возвращающую указатель на int21.3 Класс декларации typedefЧтобы не нагромождать деклараторы и облегчить их чтение, введено специальное ключевое слово typedef.

Оно записывается перед именем базового типа в декларации, напримерtypedef int *pint;В этом случае имя pint определяется как синоним для типа int *, то есть далее в определениях переменных это имя можно использовать наравне с именем базового типа, напримерpint a[10], f(), *p;Конструкция typedef не вводит новый тип, а задаёт ещё одно имя для типа, которое можетиспользоваться наравне со старым. Поэтому переменная pint a; и переменная int *b;имеют один и тот же тип int *.Если есть typedef-имя и декларация, использующая это имя, то от typedef-имениможно избавиться, подставив декларируемое имя вместо typedef-имени в typedefдекларацию и добавив при необходимости скобки для того, чтобы порядок чтения не изменился.

Например,typedef void (*pfunc)(int);pfunc signal(int, pfunc);после преобразования получаемvoid (*signal(int, void (*)(int)))(int);1.4 Работа с бинарными файламиПод бинарным файлом мы будем понимать файл, удовлетворяющий следующим условиям:• файл рассматривается как последовательность байт, никакого деления файла на строки не подразумевается;• данные в файле хранятся в двоичном, а не текстовом представлении.Конечно, деление на текстовые и бинарные файлы достаточно условно. Текстовый файл иногда может оказаться удобно рассматривать как бинарный и работать с ним соответствующимобразом.Мы рассмотрим работу с бинарными файлами произвольного доступа, то есть с файлами, которые допускают произвольное позиционирование указателя текущего положения вфайле, а не просто последовательное чтение от начала до конца.1.4.1 Открытие бинарных файловВ системах Unix формат текстовых и бинарных файлов совпадает, в других же системахэти два типа файлов могут обрабатываться по-разному.

Поэтому при открытии бинарногофайла с помощью функции fopen необходимо использовать специальный флаг открытия"b". С учётом этого флага допустимые режимы открытия файла перечислены в таблице 1.3Открыть для чтения. Если файл не существует, fopen завершается с ошибкой. Текущая позиция в файле устанавливается на начало файла."wb"Открыть для записи. Если файл не существовал, он создаётся, если существовал — очищается. Текущая позиция в файле устанавливается на началофайла."ab"Открыть для добавления.

Если файл не существовал, он создаётся. Текущаяпозиция в файле устанавливается на конец файла. Каждая операция записибудет перемещать указатель текущего положения в конец файла, затем записывать данные."r+b" Открыть для чтения и записи. Если файл не существует, fopen завершаетсяс ошибкой.

Текущая позиция в файле устанавливается на начало файла."w+b" Открыть для чтения и записи. Если файл не существовал, он создаётся, еслисуществовал, он очищается. Текущая позиция в файле устанавливается наначало файла."a+b" Открыть для чтения и записи. Если файл не существовал, он создаётся. Текущая позиция в файле устанавливается на конец файла."rb"Таблица 1: Режимы открытия файлов функции fopen для бинарных файлов1.4.2 Чтение — функция fread#include <stdio.h>size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *f);Функция fread считывает данные из бинарного файла. Параметр ptr — это адрес начала буфера, в который будут записаны считанные данные.

size — это размер одного элемента данных, а nmemb — это количество элементов данных, которые необходимо прочитать. f— дескриптор потока, из которого ведётся чтение.Общее количество байт, которые необходимо прочитать, определяется перемножениемпараметров size и nmembbytes_to_read = size * nmemb;Далее делается попытка считать данное количество байт из дескриптора потока. Предположим, что было успешно считано read_bytes байт. Тогда возвращаемое значение функции fread вычисляется следующим образом:retval = read_bytes / size;Таким образом, возвращаемое значение — это количество элементов данных, которыебыли считаны целиком. В случае ошибки или наступления конца файла возвращается количество элементов, которые были полностью считаны до возникновения ошибки или концафайла.Поскольку возвращаемое значение получается делением нацело на размер одного элемента данных, если размер одного элемента больше одного байта, и будет считано количество байт, не кратное размеру одного элемента, неполный элемент будет записан в память, носпособа узнать о том, что он был записан, не существует.