Обработка двоичных файлов

При записи информации в двоичный файл символы и числа записываются в виде последовательности байт.

Для того чтобы записать данные в двоичный файл, необходимо:

1. описать файловую переменную типа FILE * с помощью оператора FILE *filename, здесь filename — имя переменной, где будет храниться указатель на файл.
2. открыть файл с помощью функции fopen
3. записать информацию в файл с помощью функции fwrite
4. закрыть файл с помощью функции fclose

Для того чтобы считать данные из двоичного файла, необходимо:

1. описать переменную типа FILE *
2. открыть файл с помощью функции fopen
3. считать необходимую информацию из файла с помощью функции fread, при этом следить за тем достигнут ли конец файла.
4. закрыть файл с помощью функции fclose

Рассмотрим основные функции, необходимые для работы с двоичными файлами.

Для открытия файла предназначена функция fopen.

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

Здесь filename — строка, в которой хранится полное имя открываемого файла, mode — строка, определяющая режим работы с файлом; возможны следующие значения:

• «rb» — открываем двоичный файл в режиме чтения;
• «wb» — создаем двоичный файл для записи; если он существует, то его содержимое очищается;
• «ab» — создаем или открываем двоичный файл для дозаписи в конец файла;
• «rb+» — открываем существующий двоичный файл в режиме чтения и записи;
• «wb+» — открываем двоичный файл в режиме чтения и записи, существующий файл очищается;
• «ab+» — двоичный файл открывается или создается для исправления существующий информации и добавления новой в конец файла.

Функция возвращает в файловой переменной f значение NULLв случае неудачного открытия файла. После открытия файла доступен 0-й его байт, указатель файла равен 0, значение которого по мере чтения или записи смещается на считанное (записанное) количество байт. Текущие значение указателя файла — номер байта, начиная с которого будет происходить операция чтения или записи.

Для закрытия файла предназначена функция fclose:

int fclose(FILE *filename);

Она возвращает 0 при успешном закрытие файла и EOF в противном случае.

Функция remove предназначена для удаления файлов:

int remove(const char *filename);

Эта функция удаляет с диска файл с именем filenema. Удаляемый файл должен быть закрыт. Функция возвращает ненулевое значение, если файл не удалось удалить.

Для переименования файлов предназначена функция rename:

int rename(const char *oldfilename, const char *newfilename);

Первый параметр — старое имя файла, второй — новое. Возвращает 0 при удачном завершении программы.

Чтение из двоичного файла осуществляется с помощью функции fread:

fread(void *ptr, size, n, FILE *filename);

Функция fread считывает из файла filename в массив ptr n элементов размера size. Функция возвращает количество считанных элементов. После чтения из файла его указатель смещается на n*size байт.

Запись в двоичный файл осуществляется с помощью функции fwrite:

fwrite(const void *ptr, size, n, FILE *filename);

Функция fwrite записывает в файл filename из массива ptr n элементов размера size. Функция возвращает количество записанных элементов. После записи информации в файл указатель смещается на n*size байт.

Для контроля достижения конца файла есть функция feof:

int feof(FILE *filename);

Она возвращает ненулевое значение если достигнут конец файла.

Для более точного усвоения материала предлагаю рассмотреть пару стандартных задач.

Задача 1

Создать двоичный файл D:\\site\\noobs.dat и записать в него целое число n и n вещественных чисел.

Решение:

#include <iostream> using namespace std; int main(){ setlocale (LC_ALL, "RUS"); int n, i; double a; FILE *f; //описываем файловую переменную //создаем двоичный файл в режиме записи f=fopen("D:\\site\\noobs.dat", "wb"); //ввод числа n cout<<"n="; cin>>n; fwrite(&n, sizeof(int), 1, f); //цикл для ввода n вещественных чисел for (i=0; i<n; i++){ //ввод очередного вещественного числа cout<<"a="; cin>>a; //запись вешественного числа в двоичный файл fwrite(&a, sizeof(double), 1, f); } //закрываем файл fclose(f); system("pause"); return 0; }

Задача 2

Вывести на экран содержимого созданного в прошлой задаче двоичного файла D:\\game\\noobs.dat

Решение:

#include "stdafx.h" #include <iostream> using namespace std; int main(){ setlocale (LC_ALL, "RUS"); int n, i; double *a; FILE *f; //описываем файловую переменную //открываем существующий двоичный файл в режиме чтения f=fopen("D:\\game\\noobs.dat", "rb"); //считываем из файла одно целое число в переменную n fread(&n, sizeof(int), 1, f); //вывод n на экран cout<<"n="<<n<<endl; //выделение памяти для массива из n чисел a=new double[n]; //чтение n вещественных чисел из файла в массив a fread(a, sizeof(double), n, f); //вывод массива на экран for (i=0; i<n; i++)cout<<a[i]<<"\t"; cout<<endl; //закрываем файл fclose(f); system("pause"); return 0; }

Двоичный файл — последовательная структура данных, после открытия файла доступен первый байт, хранящийся в нем. Можно последовательно записывать или считывать данные из файла. Допустим, необходимо считать пятнадцатое число, а затем первое. С помощью последовательного доступа это можно сделать следующим способом:

int n, i; double a; FILE *f; f=fopen("D:\\game\\noobs.dat", "rb"); for (i=0; i<15; i++) fread(&a, sizeof(double), 1, f); fclose(f); f=fopen("D:\\game\\noobs.dat", "rb"); fread(&a, sizeof(double), 1, f); fclose(f);

Как видно, такое чтение чисел из файла, а затем повторное открытие файла — не самый удобный способ. Гораздо удобнее будет использовать функцию fseek перемещения указателя файла к заданному байту.

int fseek(FILE *filename, long int offset, int origin);

Функция устанавливает указатель текущий позиции файла F в соответствии со значением начала отсчета origin и смещения offset. Параметр offset равен количеству байтов, на которые будет смещен указатель файла относительно начала отсчета, заданного параметром origin. В качестве значения для параметра origin должно быть взято одно из следующих значений отсчета смещения offset, определенных в заголовке stdio.h:

• SEEK_SET — с начала файла;
• SEEK_CUR — с текущей позиции;
• SEEK_END — с конца файла.

Функция возвращает нулевое значение при успешном выполнение операции, ненулевое — при возникновении сбоя при выполнении смещения

Функция fseek фактически реализует прямой доступ к любому значению в файле. Необходимо только знать месторасположение (номер байта) значения в файле. Рассмотрим использование прямого доступа в двоичных файлах на примере решения следующей задачи.

Задача 3

В созданном раннее двоичном файле D:\\game\\noobs.dat, поменять местами наибольшее и наименьшее из вещественных чисел.

Алгоритм решения задачи состоит из следующих этапов:

1. чтение вещественных из файла в массив a.
2. поиск в массиве а максимального (max) и минимального (min) значения и их номеров (imax, imin).
3. перемещения указателя файла к максимальному значению и запись min.
4. перемещения указателя файла к минимальному значению и запись max.

Ниже приведен текст программы решения задачи с комментариями.

// #include "stdafx.h" #include <iostream> using namespace std; int main(){ setlocale (LC_ALL, "RUS"); int n, i, imax, imin; double *a, max, min; FILE *f; //открытие файла в режиме чтения и записи f=fopen("D:\\game\\noobs.dat", "rb+"); //считываем из файла в переменную n количество //вещественных чисел в файле fread(&n, sizeof(int), 1, f); cout<<"n="<<n<<endl; //выделяем память для хранения вещественных чисел, //которые будут храниться в массиве a a=new double[n]; //считываем из файла в массив а вещественные числа fread(a, sizeof(double), n, f); //поиск максимального и минимального элементов //в массиве а и их индексов for (imax=imin=0, max=min=a[0], i=1; i<n; i++){ if (a[i]>max){ max=a[i]; imax=i; } if (a[i]<min){ min=a[i]; imin=i; } } //перемещение указателя к максимальному элементу fseek(f, sizeof(int)+imax*sizeof(double), SEEK_SET); //запись min вместо максимального элемента файла fwrite(&min, sizeof(double), 1, f); //перемещение указателя к минимальному элементу fseek(f, sizeof(int)+imin*sizeof(double), SEEK_SET); //запись max вместо минимального элемента файла fwrite(&max, sizeof(double), 1, f); //закрытие файла fclose(f); //освобождение памяти delete []a; system("pause"); return 0; }