Dateien. INE2, Mittwoch / TE402 M. Thaler, Office TG208. ZHAW, M. Thaler, K. Rege, G.

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1 Dateien INE2, Mittwoch / TE402 M. Thaler, tham@zhaw.ch Office TG

2 Um was gehtes? Informationsaustausch Programme tauschen Information mit Umgebung über - Kommandozeilen-Argumente - Kanäle bzw. Datenströme(Streams) Input: z.b. Tastatur, Maus Ouput: z.b. Bildschirm Programm Neu für Input und Output: Dateien bzw. Files Dateien geordnete Folge von Bytes Input und Output meist auf nicht flüchtigen Medien gespeichert(disk, Stick, etc.) 2

3 ... um was gehtes? Betriebssystem (BS) verwaltet Dateien im Dateisystem - Ablage in Verzeichnishierarchie(Ordner) - Dateien über Namen/Pfad ansprechbar Programm-Sicht Programm sieht Menge von Zugriffsfunktionen(von BS) Funktionen: Öffnen, Schliessen, Lesen, Schreiben, Positionieren Datei-Zugriffsfunktionen DateiA DateiB DateiC... 3

4 Lernziele Sie können die verschiedenendateitypenund Zugriffsmethodenaufzählen, erklären und anwenden die wichtigsten Grundoperationen auf Dateien aufzählen, erklären und anwenden die wichtigsten String-Operationen im Zusammenhang mit Dateien aufzählen, erklären und anwenden Text- und Binärdateien lesen und schreiben die Standard-Streams aufzählen und erklären 4

5 Inhalt Einleitung Dateitypen und Zugriffsmethoden Grundoperationen Textdateien und String-Operationen Binärdateien Standard-Streams 5

6 EmpfohleneLiteratur Kapitel 18 Dateien Wikibooks: C Programmierung Kapitel 16 Ein-/Ausgabefunktionen 6

7 Dateitypen Dateien in C nur Strom von Bytes (char stream) weitere Organisation Aufgabe des Programms grundsätzlicheunterscheidung - Textdateien und Binärdateien Textdatei Menge von Zeichensequenzen(ASCII) Textzeilen verschiedener Längen, markiert mit Zeilenende von Menschen lesbar Binärdatei Folge von Bytes, alle Werte gleichberechtigt von Menschen nicht lesbar 7

8 ... Dateitypen Textdateien ASCII Zeichen auf Bildschirm, Drucker darstellbar in Zeilen aufgteilt Zeilenende mit EOLN ('\n') abgeschlossen Betriebssysteme verwenden verschiedene Zeilenende - Linux <LF> - Windows/DOS <CR> <LF> - MAC OSX <LF> Beispiel: "1234\n" in Textdatei(ASCII Code) - Linux - Windows MAC

9 ... Dateitypen Binärdateien C-Datei: nurfolgevon Bytes "raw data" - keine Interpretation bestimmter"bytewerte" Programm muss File-Struktur und Darstellung der gespeicherten Daten(Variablen) kennen - zusammengehörende Folge von Bytes Record - z.b. Integer Datenwerte, Structs, etc. Beispiel: Datei mit Integer Datenwerten - Record: 4 Bytes, enthält Binärwert des Datenwertes Datei... Record Byte 9

10 Zugriffsmethoden Direkter Zugriff random access Lese/Schreib-Position in Datei ist wählbar(seek) Lese oder Schreiben Sequentieller Zugriff ab aktueller Position lesen oder schreiben Lese/Schreib-Position kann auf Anfang gesetzt werden(rewind) aktuelle Position 10 rewind Lesen oder Schreiben

11 Dateien/ Files Dateien / Files haben einen eindeutigen Namen(Pfadname) - absolut 1) "c:\\daten\\ine2\\meinfile.txt" - relativ 2) ".\\meinfile.txt" oder "meinfile.txt" haben verschiedenste Zugriffsoperationen - alle Operationen verwenden eine gemeinsame Referenz in C: einenzeigerauf einestrukturvomtyp"file" Referenz wird beim Öffnen des Files erzeugt - verschiedenste Operationen für Lesen und Schreiben 1) in Windows müssenin Strings "\\" fürdas"\" verwendetwerden 2) relativ zu aktuellem Arbeitsverzeichnis, bzw. lokal 11

12 Dateien: Grundoperationen Wichtige Datei/File Operationen Dateiöffnen fopen Ein-/ Ausgabe fprintf fputc fputs fwrite fseek ferror fscanf fgetc fgets fread ftell feof Pufferinhaltschreiben rewind clearerr fflush Dateischliessen fclose Dateilöschen remove 12

13 Dateiöffnen FILE *fopen(const char *filename, const char *mode) filename absoluter oder relativer Pfadname mode "r" Textdatei zum Lesen öffen "w" Textdatei zum Schreiben öffen "a" Textdatei zum Anhängen von Text öffnen "rb" Binärdatei zum Lesen öffnen "wb" Binärdatei zum Schreiben öffnen Rückgabewert bei Erfolg: gibt Zeiger auf File zurück bei Fehler: "NULL" 13

14 ... Dateiöffnen Binärdateien mit"b" Parameter - Datei wird als Binärdatei geöffnet - die Bytes werden weder interpretiert nicht konvertiert ohne"b" Parameter - Datei wird als Textdatei geöffnet - '\n' wird je nach Betriebssystem verschienden gehandhabt - Windows / DOS schreiben: '\n' <CR> <LF> lesen: <CR> wird entfernt - Unix / Linux "b" hat keine Auswirkung Regel: unter Win/DOS Binärdateien immer mit"b" öffnen 14

15 Dateischliessen int fclose(file *stream) Funktionalität schreibt noch nicht geschriebene Daten(Daten werden gepuffert) wirft nicht gelesene aber gepufferte Daten weg gibt Buffer frei Rückgabewert beierfolg: 0 bei Fehler: EOF Wichtig Dateien nach Gebrauch immer schliessen beim Schreiben könnten sonst Daten aus dem Schreibbuffer verloren gehen 15

16 PositionierunginnerhalbderDatei int fseek(file *stream, long int *offset, int origin) Funktionalität setzt Schreib-/Leseposition innerhalb einer Datei(stream) Parameter offset: Offset (Abstand) zu origin origin: Postition, wo offset startet - SEEK_SET Anfang der Datei - SEEK_CUR aktuelle Position in Datei - SEEK_END Ende der Datei Rückgabewert bei Erfolg: 0 bei Fehler: negativer Wert (-1) 16

17 Datenbufferleeren int fflush(file *stream) Funktionalität schreibt gepufferte, aber nicht geschriebene Daten in stream wirft noch nicht gelesene, aber gepufferte Daten weg Rückgabewert bei Erfolg: 0 bei Fehler: EOF 17

18 In Textdateischreiben int fprintf(file *stream, const char *format,...) Funktionalität arbeitet wie"printf()" schreibt Daten aber in stream Rückgabewert bei Erfolg: Anzahl geschriebener Zeichen bei Fehler: negativer Wert 18

19 Aus Textdateilesen int fscanf(file *stream, const char *format,...) Funktionsweise liest von stream unter Kontrolle von fromat speichert Daten in nachfolgende Argumente(müssen Zeiger sein) Rückgabewert bei Erfolg: Anzahl gelesener und umgewandelter Eingaben beieof oderfehler: EOF Hinweis diese Funktion besser nicht verwenden sehr fehleranfällig Lösung: Zeile mit fgets() lesen und String mit strtok() zerlegen 19

20 String-Dateioperationen Verschiedenste Funktion für String Ein-Ausgabe einzelnes Zeichen schreiben int fputc(const char c, FILE *stream) einzelnes Zeichen lesen int fgetc(file *stream) ganzen String schreiben Rückgabewert - bei Erfolg: Anzahl Zeichern -sonst: EOF int fputs(const char *s, FILE *stream) Zeichen bis'\n' in String-Buffer lesen, maximal num-1 Zeichen char *fgets(char *s, int num, FILE *stream) sbzw. NULL Achtung! das'\n' Zeichen wird auch in String-Buffer gelesen 20

21 String Tokenizer char *strtok(char *str, const char *delimters) Funktionsweise gibt Pointer auf String bis zum nächsten Delimter zurück NULL wenn String-Ende erreicht mehrere Delimiter möglich char *str = "one,two,three"; char *token = strtok(str, ","); while (token!= NULL) { printf("token: %s\n", token); token = strtok(null, ","); } 21

22 Binärdateien Ähnlich wie Arrays aber auf Disk gespeichert Arrays mit Grunddatentypen(char, int, float, double, etc.) Arrays mit Structs Vorteil Random Zugriff auf Elemente möglich fseek() schneller, effizienter Zugriff: keine Konversionen notwendig Nachteil Daten nur maschinenlesbar Lesen und Schreiben ab Position des Filedatenzeigers(wird entsprechend nachgeführt) Anzahlund GrössederRecords (Datenelemente) muss angegeben werden 22

23 In Binärdateischreiben int fwrite(const void *ptr, int size, int n, FILE *st) Funktionalität schreibt n Datenelemente der Grösse size in den Stream - es werden insgesamt n*size Bytes geschrieben ptrzeigtauf den BeginnderzuschreibendenDaten Rückgabewert bei Erfolg: die Anzahl Datenelemente(nicht Bytes) bei Fehler: kleinere Anzahl Elemente oder 0 23

24 Aus Binärdateilesen int fread(const void *ptr, int size, int n, FILE *st) Funktionlität liest n Datenelemente der Grösse size vom Stream - es werden insgesamt n*size Bytes gelesen der gelesene Datenblock wird ab ptr gespeichert Rückgabewert bei Erfolg: die Anzahl Datenelemente(nicht Bytes) EOF oder bei Fehler: 0 bzw. kleinere Anzahl Elemente 24

25 Standard Streams 3 Standard Files immer zur Verfügung stdin Eingabekanal(Tastatur) stdout Ausgabekanal(Bildschirm, Konsole) stderr Fehlerkanal(Fehlermeldungen Bildschirm, Konsole) Beispiel gleiches Resultat printf("hello World\n"); fprintf(stdout, "Hello World\n"); Ausgabe von Text ohne '\n' Text ohne abschliessendes'\n' i.d.r. nicht ausgegeben fflush(stdout) erzwingt Ausgabe(Buffer leeren) 25

26 Standard Streams Anwendungen auf der Konsole die Standardkanälen können in Dateien umgeleitet werden Umleitungen programm > datei Standardausgabe in Datei programm < datei Standardeingabe von Datei programm 2> datei nur Fehlerausgabe in Datei programm 2> NUL Fehlerausgabe ignorieren(windows) programm 2> /dev/null Fehlerausgabe ignorieren(linux/unix) 26

27 Zugriffsmodesbei fopen() 27

28 Beispiel #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main(void) { FILE *datei; datei = fopen("test.txt", "w") if (datei == NULL) { printf("fehler beim Oeffnen der Datei\n"); exit(1); // terminate program } fprintf(datei, "Hello World\n"); fclose(datei); } 28