Vstup a výstup v jazyce C

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání

Vstup a výstup v jazyce C je v informatice řešen souborem knihovních funkcí ze standardní knihovny jazyka C (libc, glibc a podobně), jejíž prototypy jsou deklarovány v hlavičkovém souboru <stdio.h>. Programovací jazyk C při operacích vstupu a výstupu využívá proudy bytů a nerozlišuje mezi vstupními a výstupními zařízeními, rourami a soubory, přičemž definuje standardní proudy (stdin, stdout a stderr).

Proudy[editovat | editovat zdroj]

Na rozdíl od některých dřívějších programovacích jazyků, nemá jazyk C přímou podporu pro přímý přístup k datům souborů. Pro čtení uprostřed souboru musí programátor nejprve vytvořit proud, ve kterém pak pomocí funkce fseek nastaví ukazatel do místa v souboru, ze kterého následně bude číst nebo zapisovat.

Použití proudů pro práci se soubory bylo zpopularizováno operačním systémem UNIX, který byl vyvíjen ve stejné době, jako programovací jazyk C. Celá řada moderních operačních systémů proudy z unixových systémů zdědila stejně, jako je mnoho programovacích jazyků zdědilo z jazyka C (např. PHP). Též do standardních knihoven jazyka C++ se promítají proudy (tzv. iostream).

Otevírání souboru[editovat | editovat zdroj]

Soubor je otevírán použitím funkce fopen, která vrací I/O proud. Ten je připojen k danému souboru nebo jinému blokovému zařízení umožňujícímu operace čtení a zápis. V případě, že funkce selže, vrací nulový ukazatel (NULL). Související knihovní funkce freopen vykonává stejnou operaci, avšak nejprve zavře otevřený proud, který je uveden jako doplňující parametr.

I/O proud je definován takto:

FILE *fopen(const char *path, const char *mode);
FILE *freopen(const char *path, const char *mode, FILE *fp);

Funkce fopen je wrapper, který na vyšší úrovni obaluje jednoduché systémové volání open jádra unixového operačního systému. Stejným způsobem jako fopen pracuje i funkce fclose, která poskytuje obálku pro systémové volání jádra close. Struktura FILE jazyka C se velmi často shoduje se souborovými deskriptory používanými v unixových systémech. V POSIXu je definována funkce fdopen, která inicializuje I/O proud z existujícího deskriptoru, přestože deskriptory jsou čistě unixová záležitost a nejsou obsaženy ve standardech jazyka C.

Parametr mode, který využívají funkce fopen nebo freopen, musí být řetězec začínající jednou z následujících sekvencí či jejich kombinací:

mode popis ukazatel na
r rb otevření pro čtení začátku souboru
w wb otevření pro zápis: pokud soubor neexistuje, vytvoří ho;

pokud soubor již existuje, vymaže obsah a zapíše data

začátku souboru
a ab připojení dat: nová data jsou zapisována na konec souboru,

ke změně existujících dat nedojde (pokud soubor neexistuje, vytvoří ho)

konci souboru
r+ rb+ r+b otevření pro čtení a zápis začátku souboru
w+ wb+ w+b otevření pro čtení a zápis. Vymaže obsah a přepíše soubor. začátku souboru
a+ ab+ a+b otevření pro čtení a zápis (pokud soubor existuje, jsou nová data zapisována na konec souboru) konci souboru

Označení „b“ znamená binární. Standardy jazyka C poskytují dva typy souborů – textové a binární, ačkoli operační systém nemusí být schopen je rozlišovat.

Textový soubor
V režimu textového souboru je text uspořádán v řádcích, jejichž konce jsou označeny znakem nového řádku (zkratka EOL). Unixové systémy označují nový řádek znakem LF, zatímco DOS a Microsoft Windows používají kombinaci CR/LF. Při čtení z textového souboru je obvykle mapována sekvence EOL na znak LF, což slouží ke zjednodušení zpracování v programu. V případě, že je textový soubor zapisován, převádí se před vlastním zápisem EOL automaticky na znaky, které daný operační systém používá.
Binární soubor
V režimu binárního souboru je obsah souboru čten a zapisován operačním systémem bez úprav (obsah je doručen programu bez automatického převodu, tzv. přímý přístup, anglicky raw).
Znak „+“ (režim aktualizace)
Když je soubor otevřen v režimu aktualizace (znak „+“ na druhé nebo třetí pozici), může být na daném proudu použito čtení i zápis, avšak je-li po operaci zápisu nemůže být volána funkce čtení bez toho, aby mezi nimi byla volána funkce fflush nebo funkce pro změnu pozice ukazatele (fseek, fsetpos nebo rewind). Stejně tak čtení nemůže být následováno zápisem bez toho, aby mezi nimi byla též volána funkce pro změnu pozice ukazatele.
Automatické vytvoření souboru
Pokud při volání funkce otevření souboru v režimu zápisu nebo připojení za konec souboru požadované jméno neexistuje, pokusí se funkce soubor požadovaného jména vytvořit. Pokud operace selže, vrací se hodnotu NULL.

Uzavření proudu[editovat | editovat zdroj]

Funkce fclose pracuje pouze s jedním argumentem, a to s ukazatelem na souborovou strukturu proudu určeného k zavření. Po zavření se uvolní paměť vyhrazená pro strukturu FILE * a vyprázdní se vyrovnávací paměť. Bez opětovného otevření proudu již není práce se souborem možná. Počet otevřených souborů je omezen, proto jestliže se souborem nebudeme již pracovat, měli bychom jej uzavřít. Uzavření souboru je prováděno příkazem:

int fclose(FILE *fp);

Pokud proud neuzavřeme pomocí příkazu, uzavře se sám po ukončení programu. Při úspěšném uzavření souboru vrací funkce hodnotu 0, při selhání vrací EOF.

Čtení z proudu[editovat | editovat zdroj]

Pro načtení znaku z proudu se používá funkce fgetc:

int fgetc(FILE *fp);

Když je volání úspěšné, fgetc načte další byte nebo znak z proudu (záleží na tom, zda je soubor binární nebo textový). V případě, že volání úspěšné není fgetc vrací EOF (specifický typ chyby může být určen podle systémového volání ferror nebo feof s ukazatelem na soubor). Standardní makro getc, které je také definováno v <stdio.h>, se chová obdobně jako fgetc. Krom toho může samo o sobě vyhodnocovat opakovaně své argumenty.

Standardní funkce getchar je také definována v <stdio.h>, nepodporuje práci s argumenty a je ekvivalentní k getc(stdin). Pro blokové čtení ze souboru se používá funkce fread(), která načte ze zadaného proudu n položek o určené velikosti a ukládá je do paměti označené ukazatelem. Návratovou hodnotou této funkce je počet skutečně přečtených položek.

Zápis do souboru[editovat | editovat zdroj]

Pro zápis do souboru využíváme funkce putc(), fprintf():

int putc(int c, FILE *file);
int fprintf(FILE *file, char *format, …);

U všech funkcí pro zápis do souboru platí, že se pozice ukazatele posune za poslední zapsaný byte v souboru. Pro blokový zápis se využívá funkce fwrite(), která zapíše do proudu n položek načtených z paměti. Tato funkce vrací zpět počet úspěšně zapsaných položek, nikoliv bytů!

Přehled funkcí[editovat | editovat zdroj]

Většina vstupně/výstupních funkcí jazyka C je definována v stdio.h (cstdio hlavička v C++).


Byte
znak
Šířka[zdroj?]
znak
Popis
Přístup k souborům fopen otevře soubor
freopen otevře jiný soubor v existujícím proudu
fflush synchronizuje výstupní proud s aktuálním souborem
fclose uzavře soubor
setbuf nastaví buffer pro datový proud
setvbuf nastaví buffer a jeho velikost pro datový proud
fwide přepne datový proud mezi šírokým znaku a úzkým znakem
Přímý
vstup/výstup
fread čte ze souboru
fwrite zapisuje do souboru
Neformátovaný
vstup/výstup
fgetc
getc
fgetwc
getwc
čte byte/wchar_t z datového proudu
fgets fgetws čte byte/wchar_t řádek z datového proudu
fputc
putc
fputwc
putwc
zapisuje byte/wchar_t do datového proudu
fputs fputws zapisuje byte/wchar_t řetězec do datového proudu
getchar getwchar čte byte/wchar_t ze stdin
gets N/A čte řetězec bytů ze stdin (nepoužívá v C99, zastaralé v C11)
putchar putwchar zapíše byte/wchar_t na stdout
puts N/A zapíše řetězec bytů na stdout
ungetc ungetwc vloží byte/wchar_t zpět do datového proudu
Formátovaný
vstup/výstup
scanf
fscanf
sscanf
wscanf
fwscanf
swscanf
čte formátovaný byte/wchar_t vstup z stdin,
datový proud nebo buffer
vscanf
vfscanf
vsscanf
vwscanf
vfwscanf
vswscanf
čte formátovaný vstup byte/wchar_t ze stdin,
datového proudu nebo bufferu pomocí proměnného seznamu parametrů
printf
fprintf
sprintf
snprintf
wprintf
fwprintf
swprintf
tiskne formátovaný byte/wchar_t výstup do stdout,
datového proudu nebo bufferu
vprintf
vfprintf
vsprintf
vsnprintf
vwprintf
vfwprintf
vswprintf
tiskne formátovaný byte/wchar_t výstup do stdout,
datového proudu nebo bufferu pomocí proměnného seznamu parametrů.
perror N/A zapíše popis aktuální chyby do stderr
Pozicování v souboru ftell vrátí aktuální pozici ukazatele v souboru
fgetpos získá ukazatel pozice v souboru
fseek přesune ukazatel pozice v souboru na specifické místo v souboru
fsetpos přesune ukazatel pozice v souboru na specifické místo v souboru
rewind přesune ukazatel pozice v souboru na začátek souboru
Chyba
obsluhy
clearerr smaže chyby
feof kontrola konce souboru
ferror kontrola chyby souboru
Operace
se soubory
remove odstraní soubor
rename přejmenuje soubor
tmpfile vrátí ukazatel do dočasného souboru
tmpnam vrátí unikátní název souboru

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]

V tomto článku byl použit překlad textu z článku C file input/output na anglické Wikipedii.