Закрытие потока осуществляется с помощью оператора:

F.close();

В качестве примера рассмотрим следующую задачу.

Задача 1

Создать текстовый файл D:\\sites \\accounts .txt и записать в него n вещественных чисел.

Решение

Чтение информации из текстового файла

Для того чтобы прочитать информацию из текстового файла, необходимо описать переменную типа ifstream . После этого нужно открыть файл для чтения с помощью оператора open . Если переменную назвать F , то первые два оператора будут такими:

После открытия файла в режиме чтения из него можно считывать информацию точно так же, как и с клавиатуры, только вместо cin нужно указать имя потока, из которого будет происходить чтение данных.

Например, для чтения данных из потока F в переменную a , оператор ввода будет выглядеть так:

F>>a;

Два числа в текстовом редакторе считаются разделенными, если между ними есть хотя бы один из символов: пробел, табуляция, символ конца строки. Хорошо, когда программисту заранее известно, сколько и какие значения хранятся в текстовом файле. Однако часто известен лишь тип значений, хранящихся в файле, при этом их количество может быть различным. Для решения данной проблемы необходимо считывать значения из файла поочередно, а перед каждым считыванием проверять, достигнут ли конец файла. А поможет сделать это функция F.eof() . Здесь F - имя потока функция возвращает логическое значение: true или false , в зависимости от того достигнут ли конец файла.

Следовательно, цикл для чтения содержимого всего файла можно записать так:

Для лучшего усвоения материала рассмотрим задачу.

Задача 2

В текстовом файле D:\\game\\accounts.txt хранятся вещественные числа, вывести их на экран и вычислить их количество.

Решение

На этом относительно объемный урок по текстовым файлам закончен. В следующей статье будут рассмотрены методы манипуляции, при помощи которых в C++ обрабатываются .

Работа файлового ввода/вывода в C++ почти аналогична работе обычных (но с небольшими нюансами).

Классы файлового ввода/вывода

Есть три основных класса файлового ввода/вывода в C++ :

ofstream (является дочерним классу );

fstream (является дочерним классу iostream).

С помощью этих классов можно выполнять однонаправленный файловый ввод, однонаправленный файловый вывод и двунаправленный файловый ввод/вывод. Для их использования нужно всего лишь подключить fstream.

В отличие от потоков cout, cin, cerr и clog, которые сразу же можно использовать, файловые потоки должны быть явно установлены программистом. То есть, чтобы открыть файл для чтения и/или записи, нужно создать объект соответствующего класса файлового ввода/вывода, указав имя файла в качестве параметра. Затем, с помощью операторов вставки (<<) или извлечения (>>), можно записывать данные в файл или читать содержимое файла. После этого финал — нужно закрыть файл: явно вызвать метод close() или просто позволить файловой переменной ввода/вывода выйти из области видимости ( файлового класса ввода/вывода закроет этот файл автоматически вместо нас).

Файловый вывод

Для записи в файл используется класс ofstream . Например:

#include #include #include // для использования exit() int main() { using namespace std; // ofstream используется для записи данных в файл // Создаём файл SomeText.txt ofstream outf("SomeText.txt"); // Если мы не можем открыть этот файл для записи данных в него if (!outf) { // То выводим сообщение об ошибке и выполняем exit() cerr << "Uh oh, SomeText.txt could not be opened for writing!" << endl; exit(1); } // Записываем в файл следующие две строчки outf << "See line #1!" << endl; outf << "See line #2!" << endl; return 0; // Когда outf выйдет из области видимости, то деструктор класса ofstream автоматически закроет наш файл }

Если вы загляните в каталог вашего проекта (ПКМ по вкладке с названием вашего.cpp файла в Visual Studio > «Открыть содержащую папку» ), то увидите файл с именем SomeText.txt, в котором находятся следующие строчки:

See line #1!
See line #2!

Обратите внимание, мы также можем использовать метод put() для записи одного символа в файл.

Файловый ввод

#include #include #include #include // для использования exit() int main() { using namespace std; // ifstream используется для чтения содержимого файла // Попытаемся прочитать содержимое файла SomeText.txt ifstream inf("SomeText.txt"); // Если мы не можем открыть этот файл для чтения его содержимого if (!inf) { cerr << "Uh oh, SomeText.txt could not be opened for reading!" << endl; exit(1); } // Пока есть данные, которые мы можем прочитать while (inf) { // То перемещаем эти данные в строку, которую затем выводим на экран string strInput; inf >> strInput; cout << strInput << endl; } return 0; }

See
line
#1!
See
line
#2!

Хм, это не совсем то, что мы хотели. Как мы уже знаем из предыдущих уроков, оператор извлечения работает с «отформатированными данными», т.е. он игнорирует все пробелы, символы табуляции и символ новой строки. Чтобы прочитать всё содержимое как есть, без его разбивки на части (как в примере выше), нам нужно использовать метод getline() :

#include #include #include #include // для использования exit() int main() { using namespace std; // ifstream используется для чтения содержимого файлов // Мы попытаемся прочитать содержимое файла SomeText.txt ifstream inf("SomeText.txt"); // Если мы не можем открыть файл для чтения его содержимого if (!inf) { // То выводим следующее сообщение об ошибке и выполняем exit() cerr << "Uh oh, SomeText.txt could not be opened for reading!" << endl; exit(1); } // Пока есть, что читать while (inf) { // То перемещаем то, что можем прочитать, в строку, а затем выводим эту строку на экран string strInput; getline(inf, strInput); cout << strInput << endl; } return 0; // Когда inf выйдет из области видимости, то деструктор класса ifstream автоматически закроет наш файл }

Результат выполнения программы выше:

Буферизованный вывод

Вывод в C++ может быть буферизован. Это означает, что всё, что выводится в файловый поток, не может сразу же быть записанным на диск (в конкретный файл). Это сделано, в первую очередь, по соображениям производительности. Когда данные буфера записываются на диск, то это называется очисткой буфера . Одним из способов очистки буфера является закрытие файла. В таком случае всё содержимое буфера будет перемещено на диск, а затем файл будет закрыт.

Буферизация вывода обычно не является проблемой, но, при определённых обстоятельствах, она может вызвать проблемы у неосторожных новичков. Например, когда в буфере хранятся данные и программа преждевременно завершает своё выполнение (либо в результате сбоя, либо путём вызова ). В таких случаях деструкторы классов файлового ввода/вывода не выполняются, файлы никогда не закрываются, буферы не очищаются и наши данные теряются навсегда. Вот почему хорошей идеей является явное закрытие всех открытых файлов перед вызовом exit().

Также буфер можно очистить вручную, используя метод ostream::flush() или отправив std::flush в выходной поток. Любой из этих способов может быть полезен для обеспечения немедленной записи содержимого буфера на диск в случае сбоя программы.

Интересный нюанс : Поскольку std::endl; также очищает выходной поток, то его чрезмерное использование (приводящее к ненужным очисткам буфера) может повлиять на производительность программы (так как очистка буфера в некоторых случаях может быть затратной операцией). По этой причине программисты, которые заботятся о производительности своего кода, часто используют \n вместо std::endl для вставки символа новой строки в выходной поток, дабы избежать ненужной очистки буфера.

Режимы открытия файлов

Что произойдёт, если мы попытаемся записать данные в уже существующий файл? Повторный запуск программы выше (самая первая) показывает, что исходный файл полностью перезаписывается при повторном запуске программы. А что, если нам нужно добавить данные в конец файла? Оказывается, файлового потока принимают необязательный второй параметр, который позволяет указать программисту способ открытия файла. В качестве этого параметра можно передавать следующие флаги (которые находятся в классе ios):

app - открывает файл в режиме добавления;

ate - переходит в конец файла перед чтением/записью;

binary - открывает файл в бинарном режиме (вместо текстового режима);

in - открывает файл в режиме чтения (по умолчанию для ifstream);

out - открывает файл в режиме записи (по умолчанию для ofstream);

trunc - удаляет файл, если он уже существует.

Можно указать сразу несколько флагов путём использования .

ifstream по умолчанию работает в режиме ios::in;

ofstream по умолчанию работает в режиме ios::out;

fstream по умолчанию работает в режиме ios::in ИЛИ ios::out, что означает, что вы можете выполнять как чтение содержимого файла, так и запись данных в файл.

Теперь давайте напишем программу, которая добавит две строки в ранее созданный файл SomeText.txt:

#include #include // для использования exit() #include int main() { using namespace std; // Передаём флаг ios:app, чтобы сообщить fstream, что мы собираемся добавить свои данные к уже существующим данным файла, // мы не собираемся перезаписывать файл. Нам не нужно передавать флаг ios::out, // поскольку ofstream по умолчанию работает в режиме ios::out ofstream outf("SomeText.txt", ios::app); // Если мы не можем открыть файл для записи данных if (!outf) { // То выводим следующее сообщение об ошибке и выполняем exit() cerr << "Uh oh, SomeText.txt could not be opened for writing!" << endl; exit(1); } outf << "See line #3!" << endl; outf << "See line #4!" << endl; return 0; // Когда outf выйдет из области видимости, то деструктор класса ofstream автоматически закроет наш файл }

До этого при вводе-выводе данных мы работали со стандартными потоками - клавиатурой и монитором. Теперь рассмотрим, как в языке C реализовано получение данных из файлов и запись их туда. Перед тем как выполнять эти операции, надо открыть файл и получить доступ к нему.

В языке программирования C указатель на файл имеет тип FILE и его объявление выглядит так:
FILE *myfile;

С другой стороны, функция fopen() открывает файл по указанному в качестве первого аргумента адресу в режиме чтения ("r"), записи ("w") или добавления ("a") и возвращает в программу указатель на него. Поэтому процесс открытия файла и подключения его к программе выглядит примерно так:
myfile = fopen ("hello.txt", "r");

При чтении или записи данных в файл обращение к нему осуществляется посредством файлового указателя (в данном случае, myfile).

Если в силу тех или иных причин (нет файла по указанному адресу, запрещен доступ к нему) функция fopen() не может открыть файл, то она возвращает NULL. В реальных программах почти всегда обрабатывают ошибку открытия файла в ветке if , мы же далее опустим это.

Объявление функции fopen() содержится в заголовочном файле stdio.h, поэтому требуется его подключение. Также в stdio.h объявлен тип-структура FILE.

После того, как работа с файлом закончена, принято его закрывать, чтобы освободить буфер от данных и по другим причинам. Это особенно важно, если после работы с файлом программа продолжает выполняться. Разрыв связи между внешним файлом и указателем на него из программы выполняется с помощью функции fclose() . В качестве параметра ей передается указатель на файл:
fclose(myfile);

В программе может быть открыт не один файл. В таком случае каждый файл должен быть связан со своим файловым указателем. Однако если программа сначала работает с одним файлом, потом закрывает его, то указатель можно использовать для открытия второго файла.

Чтение из текстового файла и запись в него

fscanf()

Функция fscanf() аналогична по смыслу функции scanf() , но в отличии от нее осуществляет форматированный ввод из файла, а не стандартного потока ввода. Функция fscanf() принимает параметры: файловый указатель, строку формата, адреса областей памяти для записи данных:
fscanf (myfile, "%s%d", str, &a);

Возвращает количество удачно считанных данных или EOF. Пробелы, символы перехода на новую строку учитываются как разделители данных.

Допустим, у нас есть файл содержащий такое описание объектов:

Apples 10 23.4 bananas 5 25.0 bread 1 10.3

#include main () { FILE * file; struct food { char name[ 20 ] ; unsigned qty; float price; } ; struct food shop[ 10 ] ; char i= 0 ; file = fopen ("fscanf.txt" , "r" ) ; while (fscanf (file, "%s%u%f" , shop[ i] .name , & (shop[ i] .qty ) , & (shop[ i] .price ) ) != EOF) { printf ("%s %u %.2f\n " , shop[ i] .name , shop[ i] .qty , shop[ i] .price ) ; i++; } }

В данном случае объявляется структура и массив структур. Каждая строка из файла соответствует одному элементу массива; элемент массива представляет собой структуру, содержащую строковое и два числовых поля. За одну итерацию цикл считывает одну строку. Когда встречается конец файла fscanf() возвращает значение EOF и цикл завершается.

fgets()

Функция fgets() аналогична функции gets() и осуществляет построчный ввод из файла. Один вызов fgets() позволят прочитать одну строку. При этом можно прочитать не всю строку, а лишь ее часть от начала. Параметры fgets() выглядят таким образом:
fgets (массив_символов, количество_считываемых_символов, указатель_на_файл)

Например:
fgets (str, 50, myfile)

Такой вызов функции прочитает из файла, связанного с указателем myfile, одну строку текста полностью, если ее длина меньше 50 символов с учетом символа "\n", который функция также сохранит в массиве. Последним (50-ым) элементом массива str будет символ "\0", добавленный fgets() . Если строка окажется длиннее, то функция прочитает 49 символов и в конце запишет "\0". В таком случае "\n" в считанной строке содержаться не будет.

#include #define N 80 main () { FILE * file; char arr[ N] ; file = fopen ("fscanf.txt" , "r" ) ; while (fgets (arr, N, file) != NULL) printf ("%s" , arr) ; printf ("\n " ) ; fclose (file) ; }

В этой программе в отличие от предыдущей данные считываются строка за строкой в массив arr. Когда считывается следующая строка, предыдущая теряется. Функция fgets() возвращает NULL в случае, если не может прочитать следующую строку.

getc() или fgetc()

Функция getc() или fgetc() (работает и то и другое) позволяет получить из файла очередной один символ.

while ((arr[ i] = fgetc (file) ) != EOF) { if (arr[ i] == "\n " ) { arr[ i] = "\0 " ; printf ("%s\n " , arr) ; i = 0 ; } else i++; } arr[ i] = "\0 " ; printf ("%s\n " , arr) ;

Приведенный в качестве примера код выводит данные из файла на экран.

Запись в текстовый файл

Также как и ввод, вывод в файл может быть различным.

• Форматированный вывод. Функция fprintf (файловый_указатель, строка_формата, переменные) .
• Посточный вывод. Функция fputs (строка, файловый_указатель) .
• Посимвольный вывод. Функция fputc() или putc(символ, файловый_указатель) .

Ниже приводятся примеры кода, в которых используются три способа вывода данных в файл.

Запись в каждую строку файла полей одной структуры:

file = fopen ("fprintf.txt" , "w" ) ; while (scanf ("%s%u%f" , shop[ i] .name , & (shop[ i] .qty ) , & (shop[ i] .price ) ) != EOF) { fprintf (file, "%s %u %.2f\n " , shop[ i] .name , shop[ i] .qty , shop[ i] .price ) ; i++; }

Построчный вывод в файл (fputs() , в отличие от puts() сама не помещает в конце строки "\n"):

while (gets (arr) != NULL) { fputs (arr, file) ; fputs ("\n " , file) ; }

Пример посимвольного вывода:

while ((i = getchar () ) != EOF) putc (i, file) ;

Чтение из двоичного файла и запись в него

С файлом можно работать не как с последовательностью символов, а как с последовательностью байтов. В принципе, с нетекстовыми файлами работать по-другому не возможно. Однако так можно читать и писать и в текстовые файлы. Преимущество такого способа доступа к файлу заключается в скорости чтения-записи: за одно обращение можно считать/записать существенный блок информации.

При открытии файла для двоичного доступа, вторым параметром функции fopen() является строка "rb" или "wb".

Тема о работе с двоичными файлами достаточно сложная, для ее изучения требуется отдельный урок. Здесь будут отмечены только особенности функций чтения-записи в файл, который рассматривается как поток байтов.

Функции fread() и fwrite() принимают в качестве параметров:

1. адрес области памяти, куда данные записываются или откуда считываются,
2. размер одного данного какого-либо типа,
3. количество считываемых данных указанного размера,
4. файловый указатель.

Эти функции возвращают количество успешно прочитанных или записанных данных. Т.е. можно "заказать" считывание 50 элементов данных, а получить только 10. Ошибки при этом не возникнет.

Пример использования функций fread() и fwrite() :

#include #include main () { FILE * file; char shelf1[ 50 ] , shelf2[ 100 ] ; int n, m; file = fopen ("shelf1.txt" , "rb" ) ; n= fread (shelf1, sizeof (char ) , 50 , file) ; fclose (file) ; file = fopen ("shelf2.txt" , "rb" ) ; m= fread (shelf2, sizeof (char ) , 50 , file) ; fclose (file) ; shelf1[ n] = "\0 " ; shelf2[ m] = "\n " ; shelf2[ m+ 1 ] = "\0 " ; file = fopen ("shop.txt" , "wb" ) ; fwrite (strcat (shelf2, shelf1) , sizeof (char ) , n+ m, file) ; fclose (file) ; }

Здесь осуществляется попытка чтения из первого файла 50-ти символов. В n сохраняется количество реально считанных символов. Значение n может быть равно 50 или меньше. Данные помещаются в строку. То же самое происходит со вторым файлом. Далее первая строка присоединяется ко второй, и данные сбрасываются в третий файл.

Решение задач

1. Напишите программу, которая запрашивает у пользователя имя (адрес) текстового файла, далее открывает его и считает в нем количество символов и строк.
2. Напишите программу, которая записывает в файл данные, полученные из другого файла и так или иначе измененные перед записью. Каждая строка данных, полученная из файла, должна помещаться в структуру.

Для удобства обращения информация в запоминающих устройствах хранится в виде файлов.

Файл – именованная область внешней памяти, выделенная для хранения массива данных. Данные, содержащиеся в файлах, имеют самый разнообразный характер: программы на алгоритмическом или машинном языке; исходные данные для работы программ или результаты выполнения программ; произвольные тексты; графические изображения и т. п.

Каталог (папка , директория ) – именованная совокупность байтов на носителе информации, содержащая название подкаталогов и файлов, используется в файловой системе для упрощения организации файлов.

Файловой системой называется функциональная часть операционной системы, обеспечивающая выполнение операций над файлами. Примерами файловых систем являются FAT (FAT – File Allocation Table, таблица размещения файлов), NTFS, UDF (используется на компакт-дисках).

Существуют три основные версии FAT: FAT12, FAT16 и FAT32. Они отличаются разрядностью записей в дисковой структуре, т.е. количеством бит, отведённых для хранения номера кластера. FAT12 применяется в основном для дискет (до 4 кбайт), FAT16 – для дисков малого объёма, FAT32 – для FLASH-накопителей большой емкости (до 32 Гбайт).

Рассмотрим структуру файловой системы на примере FAT32.

Файловая структура FAT32

Устройства внешней памяти в системе FAT32 имеют не байтовую, а блочную адресацию. Запись информации в устройство внешней памяти осуществляется блоками или секторами.

Сектор – минимальная адресуемая единица хранения информации на внешних запоминающих устройствах. Как правило, размер сектора фиксирован и составляет 512 байт. Для увеличения адресного пространства устройств внешней памяти сектора объединяют в группы, называемые кластерами.

Кластер – объединение нескольких секторов, которое может рассматриваться как самостоятельная единица, обладающая определёнными свойствами. Основным свойством кластера является его размер, измеряемый в количестве секторов или количестве байт.

Файловая система FAT32 имеет следующую структуру.

Нумерация кластеров, используемых для записи файлов, ведется с 2. Как правило, кластер №2 используется корневым каталогом, а начиная с кластера №3 хранится массив данных. Сектора, используемые для хранения информации, представленной выше корневого каталога, в кластеры не объединяются.
Минимальный размер файла, занимаемый на диске, соответствует 1 кластеру.

Загрузочный сектор начинается следующей информацией:

• EB 58 90 – безусловный переход и сигнатура;
• 4D 53 44 4F 53 35 2E 30 MSDOS5.0;
• 00 02 – количество байт в секторе (обычно 512);
• 1 байт – количество секторов в кластере;
• 2 байта – количество резервных секторов.

Кроме того, загрузочный сектор содержит следующую важную информацию:

• 0x10 (1 байт) – количество таблиц FAT (обычно 2);
• 0x20 (4 байта) – количество секторов на диске;
• 0x2С (4 байта) – номер кластера корневого каталога;
• 0x47 (11 байт) – метка тома;
• 0x1FE (2 байта) – сигнатура загрузочного сектора (55 AA ).

Сектор информации файловой системы содержит:

• 0x00 (4 байта) – сигнатура (52 52 61 41 );
• 0x1E4 (4 байта) – сигнатура (72 72 41 61 );
• 0x1E8 (4 байта) – количество свободных кластеров, -1 если не известно;
• 0x1EС (4 байта) – номер последнего записанного кластера;
• 0x1FE (2 байта) – сигнатура (55 AA ).

Таблица FAT содержит информацию о состоянии каждого кластера на диске. Младшие 2 байт таблицы FAT хранят F8 FF FF 0F FF FF FF FF (что соответствует состоянию кластеров 0 и 1, физически отсутствующих). Далее состояние каждого кластера содержит номер кластера, в котором продолжается текущий файл или следующую информацию:

• 00 00 00 00 – кластер свободен;
• FF FF FF 0F – конец текущего файла.

• 8 байт – имя файла;
• 3 байта – расширение файла;

Корневой каталог содержит набор 32-битных записей информации о каждом файле, содержащих следующую информацию:

В случае работы с длинными именами файлов (включая русские имена) кодировка имени файла производится в системе кодировки UTF-16. При этого для кодирования каждого символа отводится 2 байта. При этом имя файла записывается в виде следующей структуры:

• 1 байт последовательности;
• 10 байт содержат младшие 5 символов имени файла;
• 1 байт атрибут;
• 1 байт резервный;
• 1 байт – контрольная сумма имени DOS;
• 12 байт содержат младшие 3 символа имени файла;
• 2 байта – номер первого кластера;
• остальные символы длинного имени.

Работа с файлами в языке Си

Для программиста открытый файл представляется как последовательность считываемых или записываемых данных. При открытии файла с ним связывается поток ввода-вывода . Выводимая информация записывается в поток, вводимая информация считывается из потока.

Когда поток открывается для ввода-вывода, он связывается со стандартной структурой типа FILE , которая определена в stdio.h . Структура FILE содержит необходимую информацию о файле.

Открытие файла осуществляется с помощью функции fopen() , которая возвращает указатель на структуру типа FILE , который можно использовать для последующих операций с файлом.

FILE *fopen(name, type);

• "r" - открыть файл для чтения (файл должен существовать);
• "w" - открыть пустой файл для записи; если файл существует, то его содержимое теряется;
• "a" - открыть файл для записи в конец (для добавления); файл создается, если он не существует;
• "r+" - открыть файл для чтения и записи (файл должен существовать);
• "w+" - открыть пустой файл для чтения и записи; если файл существует, то его содержимое теряется;
• "a+" - открыть файл для чтения и дополнения, если файл не существует, то он создаётся.

Возвращаемое значение — указатель на открытый поток. Если обнаружена ошибка, то возвращается значение NULL .

Функция fclose() закрывает поток или потоки, связанные с открытыми при помощи функции fopen() файлами. Закрываемый поток определяется аргументом функции fclose() .

Возвращаемое значение: значение 0, если поток успешно закрыт; константа EOF , если произошла ошибка.

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

#include
int main() {
FILE *fp;
char name = "my.txt" ;
if ((fp = fopen(name, "r" )) == NULL )
{
printf("Не удалось открыть файл" );
getchar();
return 0;
}
// открыть файл удалось
... // требуемые действия над данными
fclose(fp);
getchar();
return 0;
}

Чтение символа из файла :

char fgetc(поток);

Запись символа в файл :

fputc(символ,поток);

Аргументами функции являются символ и указатель на поток типа FILE . Функция возвращает код считанного символа.

Функции fscanf() и fprintf() аналогичны функциям scanf() и printf() , но работают с файлами данных, и имеют первый аргумент - указатель на файл.

fscanf(поток, "ФорматВвода" , аргументы);