Dateiverarbeitung Pearson Education, Inc. All rights reserved.

Transkript

1 1 9 Dateiverarbeitung

2 2 9.1 Einführung 9.2 Die Datenhierarchie 9.3 Daten und Ströme 9.4 Erzeugung einer sequenziellen Datei 9.5 Daten von einer sequenziellen Datei lesen 9.6 Eine sequenzielle Datei aktualisieren 9.7 Dateien mit wahlfreiem Zugriff 9.8 Erzeugung einer Datei mit wahlfreiem Zugriff 9.9 Daten wahlfrei in eine Datei mit wahlfreiem Zugriff schreiben 9.10 Sequenzielles Lesen aus einer Datei mit wahlfreiem Zugriff 9.11 Fallstudie: Verarbeitung von Transaktionen

3 3 9.1 Einführung Dateien Werden verwendet, um Daten dauerhaft ( persistent ) zu machen Permanente Speicherung von großen Datenmengen Speicherung auf sekundären Speichereinheiten Magnetplatten Halbleiterspeicher (Flash-Speicher) Optische Speichermedien Magnetbänder

4 9.2 Die Datenhierarchie 4 Bit Darstellung von einem von zwei Zuständen, 0 oder 1 Kleinste unterstützte Dateneinheit Direkt in Hardwareschaltungen abgebildet Zeichen Ziffern, Buchstaben und spezielle Symbole Aus Bits zusammengesetzt Zeichensatz: Menge aller Zeichen, die auf einer bestimmten Plattform verwendet werden chars werden in Bytes gespeichert (8 Bits) wchar_ts werden in mindestens zwei Bytes gespeichert

5 9.2 Die Datenhierarchie 5 Feld Aus Zeichen zusammengesetzt Hat eine bestimmte Bedeutung Beispiel Groß- und Kleinbuchstaben können einen Namen darstellen Datensatz (Record) Aus mehreren Feldern zusammengesetzt Wird in C als Struktur dargestellt Beispiel Datensatz für einen Angestellten könnte Personalnummer, Name, Adresse usw. enthalten Ein Datensatz-Schlüssel ist ein Feld, das für alle Datensätze eindeutig ist.

6 9.2 Die Datenhierarchie 6 Datei Aus einer Gruppe zusammengehöriger Datensätze zusammengesetzt Beispiel: Gehaltsdatei, die einen Datensatz für jeden Angestellten enthält Unterschiedliche Varianten der Organisation von Datensätzen in einer Datei Beispiel: Sequenzielle Datei Datensätze werden nach einem Schlüssel sortiert nacheinander gespeichert Datenbank Aus einer Gruppe zusammengehöriger Dateien zusammengesetzt Verwaltet durch eine Gruppe von Programmen, die zusammen Datenbank Management System (DBMS) genannt werden

7 7 Fig. 9.1 Datenhierarchie.

8 9.3 Dateien und Ströme 8 Datei C betrachtet jede Datei als eine Folge von Bytes (Fig. 9.2). Jede Datei endet entweder mit einem end-of-file marker oder an einer speziellen Byte-Nummer, die in einer systeminternen, administrativen Datenstruktur steht. Wenn eine Datei geöffnet wird, wird ein Strom ( stream ) mit ihr verbunden. Drei Dateien und die mit ihnen assoziierten Ströme werden automatisch geöffnet, wenn die Programmausführung beginnt: standard input, standard output und standard error. Ströme stellen Kommunikationskanäle zwischen Dateien und Programmen zur Verfügung.

9 9 Fig. 9.2 C-Sicht einer Datei mit n Bytes.

10 9.3 Dateien und Ströme 10 Der Standardeingabestrom ermöglicht es einem Programm Daten von der Tastatur zu lesen und der Standardausgabestrom ermöglicht es einem Programm Daten auf den Bildschirm zu schreiben. Das Öffnen einer Datei gibt einen Zeiger auf eine FILE Struktur (definiert in <stdio.h>) zurück, die Informationen zur Bearbeitung der Datei enthält. standard input, standard output und standard error werden über die Dateizeiger stdin, stdout und stderr angesprochen.

11 9.3 Dateien und Ströme 11 Die Standardbibliothek stellt viele Funktionen für das Lesen aus Dateien und das Schreiben in Dateien zur Verfügung. Die Funktion fgetc liest ein einzelnes Zeichen aus einer Datei. Sie erwartet einen FILE Zeiger für die Datei, aus der das Zeichen gelesen werden soll, als Argument. Der Aufruf fgetc( stdin ) liest ein Zeichen von stdin (der Standardeingabe). Dies ist äquivalent mit dem Aufruf getchar(). Die Funktion fputc schreibt ein einzelnes Zeichen in eine Datei. Sie erwartet das zu schreibende Zeichen und einen FILE Zeiger für die Datei, in die das Zeichen geschrieben werden soll, als Argument.

12 9.3 Dateien und Ströme 12 Der Aufruf fputc( 'a', stdout ) schreibt das Zeichen 'a' nach stdout (der Standardeingabe). Dies ist äquivalent mit dem Aufruf putchar( 'a' ). Viele andere Funktionen, die Daten von Ein- und Ausgabe lesen bzw. schreiben, haben gleichartig benannte Dateiverarbeitungsfunktionen. So können beispielsweise die Funktionen fgets und fputs benutzt werden, um eine Zeile aus einer Datei zu lesen bzw. eine Zeile in eine Datei zu schreiben. In den nächsten Abschnitten werden die dateiverarbeitenden Äquivalente der Funktionen scanf und printf verwendet: fscanf und fprintf.

13 9.4 Erzeugung einer sequenziellen Datei 13 Dateistruktur Die Strukturierung von Dateien ist Aufgabe des Programmierers C selbst strukturiert eine Datei in keiner Weise, sondern arbeitet mit einer reinen Folge von Bytes.

14 9.4 Erzeugung einer sequenziellen Datei 14 Öffnen einer Datei zur Ausgabe Ein C Programm verwaltet jede Datei mit einer separaten FILE Struktur (deklariert in stdio.h). Hierzu wird einer Variablen vom Typ FILE* durch die Funktion fopen ein Zeiger auf die FILE Struktur der zu öffnenden Datei zugewiesen. fopen übernimmt zwei Argumente: Einen Dateinamen (einschließlich Pfadinformation zum Ort der Datei im Dateiverzeichnis) und einen Dateiöffnungs-Modus. Der Dateiöffnungs-Modus "w" zeigt an, dass die Datei zum Schreiben geöffnet wird. Falls die Datei nicht existiert und zum Schreiben geöffnet wird, erzeugt fopen die Datei.

15 15 Häufiger Programmierfehler Öffnet man eine existierende Datei zur Ausgabe (Dateiöffnungs-Modus "w"), wird der vorhandene Inhalt der Datei ohne Warnung verworfen.

16 16 Modus r w a Beschreibung Öffnet eine vorhandene Datei zur Eingabe. Erzeugt eine Datei zur Ausgabe. Falls die Datei schon existiert, wird der vorhandene Inhalt verworfen. Öffnet oder erzeugt eine Datei für die Ausgabe ans Ende der Datei. r+ Öffnet eine vorhandene Datei zur Aktualisierung (Ein- und Ausgabe). w+ Erzeugt eine Datei zur Aktualisierung. Falls die Datei schon existiert, wird der vorhandene Inhalt verworfen. a+ Öffnet oder erzeugt eine Datei zur Aktualisierung. Geschrieben wird am Ende der Datei. rb, wb, ab, rb+, wb+, ab+ Gleiche Funktionsweise wie oben beschrieben, jedoch nicht im Text-, sondern im Binärmodus. Fig. 9.5 Dateiöffnungsarten.

17 9.4 Erzeugung einer sequenziellen Datei 17 Verwendung des FILE-Zeigers In die Datei schreiben Z.B. formatiertes Schreiben unter Verwendung der Funktion fprintf, die den FILE-Zeiger als erstes Argument übernimmt. Datei schließen Funktion fclose Übernimmt den FILE-Zeiger als einziges Argument Gibt die Datei wieder frei

18 18 Tipp zur Performanz Wenn ein Programm eine Datei nicht länger benötigt, sollte sie durch einen Aufruf von fclose explizit freigegeben werden.

19 9.4 Erzeugung einer sequenziellen Datei 19 Test auf Dateiende mit feof Die Funktion feof testet, ob der end-of-file Indikator für die Datei, deren FILE-Zeiger sie übernimmt, gesetzt ist. Der end-of-file Indikator informiert das Programm, dass keine Daten mehr zu verarbeiten sind. Auch stdin kann auf end-of-file getestet werden; das Dateiende wird dann durch eine spezielle Tastenkombination simuliert. Fig. 9.6 zeigt die Tastenkombinationen um end-of-file einzulesen für verschiedene Betriebssysteme.

20 20 Plattform UNIX/Linux/Mac OS X Microsoft Windows VMS Tastenkombination <Strg-d> (in einer eigenen Zeile) <Strg-z> (manchmal mit zusätzlichem Enter) <Strg-z> Fig. 9.6 Simulation der EOF-Markierung durch Tastatureingaben.

21 9.4 Erzeugung einer sequenziellen Datei 21 Formatiertes Schreiben mit fprintf Zum formatierten Schreiben in eine Datei wird die Funktion fprintf verwendet. fprintf ist äquivalent mit printf, bis auf die Tatsache, dass fprintf einen Zeiger auf die zu schreibende Datei als erstes Argument übernimmt. Bei Erfolg gibt fprintf (wie auch printf) die Gesamtzahl der erfolgreich geschriebenen Zeichen zurück. Im Fehlerfall wird der Fehlerindikator für den Dateistrom gesetzt und eine negative Zahl zurückgegeben.

22 1 // Fig. 9.4: fig09_04.c 2 // Creating a sequential file. 3 #include <stdio.h> 4 #include <stdlib.h> // exit 5 #define NAME_SIZE int main( void ) 8 { 9 unsigned int account; 10 char name[ NAME_SIZE ]; 11 double balance; FILE* cfptr = fopen( "clients.txt", "w" ); 14 if( cfptr == NULL ) { 15 fputs( "File could not be opened", stderr ); 16 exit( 1 ); // exit program if unable to create file 17 } // end if puts( "Enter the account, name, and balance." ); 20 printf( "%s", "Enter EOF to end input.\n? " ); 21 scanf( "%d%29s%lf", &account, name, &balance ); // write account, name and balance into file with fprintf 24 while(! feof( stdin ) ) { 25 fprintf( cfptr, "%d %s %.2f\n", account, name, balance ); 26 printf( "%s", "? " ); 27 scanf( "%d%29s%lf", &account, name, &balance ); 28 } // end while fclose( cfptr ); // closes file 31 } // end main Öffnen der Datei clients.txt zur Ausgabe fclose schließt die Datei Outline fig09_04.c (1 von 2) fopen gibt NULL zurück, falls die Datei nicht erfolgreich geöffnet wurde feof gibt 1 zurück, wenn der Nutzer EOF eingibt Formatierte Ausgabe in clients.txt mit fprintf Pearson Education, Inc. All rights reserved.

23 Enter the account, name, and balance. Enter EOF to end input.? 100 Jones 24.98? 200 Doe ? 300 White 0.00? 400 Stone ? 500 Rich ? ^Z Outline fig09_04.c (2 von 2) Pearson Education, Inc. All rights reserved.

24 9.5 Daten von einer sequenziellen Datei lesen 24 Öffnen einer Datei zum Einlesen Hierzu wird einer Variablen vom Typ FILE* durch die Funktion fopen ein Zeiger auf die FILE Struktur der zu öffnenden Datei zugewiesen. fopen übernimmt zwei Argumente: Einen Dateinamen (einschließlich Pfadinformation zum Ort der Datei im Dateiverzeichnis) und einen Dateiöffnungs-Modus. Der Dateiöffnungs-Modus "r" zeigt an, dass die Datei zum Lesen geöffnet wird. Falls die Datei nicht existiert und zum Lesen geöffnet werden soll, gibt fopen den Wert NULL zurück.

25 9.5 Daten von einer sequenziellen Datei lesen 25 Formatiertes Einlesen mit fscanf Zum formatierten Einlesen aus einer Datei wird die Funktion fscanf verwendet. fscanf ist äquivalent mit scanf, bis auf die Tatsache, dass fscanf einen Zeiger auf die einzulesende Datei als erstes Argument übernimmt. Bei Erfolg gibt fscanf (wie auch scanf) die Anzahl der erfolgreich gelesenen Argumente zurück. Dies kann der Anzahl der erwarteten Werte entsprechen oder kleiner sein aufgrund eines Lesefehlers oder des Erreichens von end-of-file (EOF). Im Fehlerfall wird der passende Indikator (Fehler oder EOF) für den Dateistrom gesetzt und - falls dies vor dem erfolgreichen Einlesen von Daten passiert - EOF zurückgegeben.

26 1 // Fig. 9.7: fig09_07.c 2 // Reading and printing a sequential file. 3 #include <stdio.h> 4 #include <stdlib.h> // exit function prototype 5 #define NAME_SIZE int main( void ) 8 { 9 unsigned int account; 10 char name[ NAME_SIZE ]; 11 double balance; FILE* cfptr = fopen( "clients.txt", "r" ); if( cfptr == NULL ) { 16 fputs( "File could not be opened", stderr ); 17 exit( 1 ); // exit program if file could not be opened 18 } // end if printf( "%-10s%-13s%s\n", "Account", "Name", "Balance" ); // display each record in file 23 while( fscanf( cfptr, "%d%29s%lf", &account, name, &balance ) == 3 ) 24 printf( "%-10d%-13s%7.2f\n", account, name, balance ); fclose( cfptr ); 27 } // end main Öffnen von clients.txt zum Einlesen Outline fig09_07.c (1 von 2) fopen gibt NULL zurück, falls clients.txt nicht erfolgreich geöffnet werden konnte fscanf gibt die Anzahl der erfolgreich eingelesenen Argumente zurück; wenn das Ende der Datei clients.txt erreicht wird, ist dieser Wert ungleich 3 und die Schleife wird beendet Pearson Education, Inc. All rights reserved.

27 Account Name Balance 100 Jones Doe White Stone Rich Outline fig09_07.c (2 von 2) Pearson Education, Inc. All rights reserved.

28 9.5 Daten von einer sequenziellen Datei lesen 28 Datei-Positionszeiger Byte-Nummer des nächsten Byte zum Lesen oder Schreiben Keine Variable eines Zeigertyps, sondern ein int-wert Die Anweisung rewind( cfptr ); setzt den Datei-Positionszeiger an den Anfang (d.h. Byte 0) der Datei, der cfptr zugeordnet ist.

29 9.5 Daten von einer sequenziellen Datei lesen 29 Kreditabfrage Programm Das folgende Programm erlaubt es, Listen von Kunden mit Kontostand Null, Kunden mit Kreditstand (d.h. Kunden, denen das Unternehmen Geld schuldet) und Kunden mit Debitstand (d.h. Kunden, die dem Unternehmen Geld für Waren und Dienstleistungen schulden) auszugeben. Ein Kreditstand ist ein negativer Wert; ein Debitstand ist ein positiver Wert.

30 1 // Fig. 9.8: fig09_08.c 2 // Credit inquiry program. 3 #include <stdio.h> 4 #include <stdlib.h> // exit function prototype 5 #define NAME_SIZE enum RequestType { ZERO_BALANCE = 1, CREDIT_BALANCE, DEBIT_BALANCE, END }; 8 9 int main( void ) 10 { 11 unsigned int request; 12 unsigned int account; 13 char name[ NAME_SIZE ]; 14 double balance; FILE* cfptr = fopen( "clients.txt", "r" ); if( cfptr == NULL ) { 19 fputs( "File could not be opened", stderr ); 20 exit( 1 ); // exit program if file could not be opened 21 } // end if // display request options 24 printf( "%s", "\nenter request\n" 25 " 1 - List accounts with zero balances\n" 26 " 2 - List accounts with credit balances\n" 27 " 3 - List accounts with debit balances\n" 28 " 4 - End of run\n? " ); 29 scanf( "%u", &request ); 30 Outline fig09_08.c (1 von 3) Pearson Education, Inc. All rights reserved.

31 31 // process user's request 32 while( request!= END ) { 33 switch( request ) { 34 case ZERO_BALANCE: 35 puts( "\naccounts with zero balances:" ); 36 // read and display file contents (until eof) 37 while( fscanf( cfptr, "%d%29s%lf", &account, name, &balance ) == 3 ) 38 if( balance == 0 ) 39 printf( "%-10d%-13s%7.2f\n", account, name, balance ); 40 break; 41 case CREDIT_BALANCE: 42 puts( "\naccounts with credit balances:" ); 43 // read and display file contents (until eof) 44 while( fscanf( cfptr, "%d%29s%lf", &account, name, &balance ) == 3 ) 45 if( balance < 0 ) 46 printf( "%-10d%-13s%7.2f\n", account, name, balance ); 47 break; 48 case DEBIT_BALANCE: 49 puts( "\naccounts with debit balances:" ); 50 // read and display file contents (until eof) 51 while( fscanf( cfptr, "%d%29s%lf", &account, name, &balance ) == 3 ) 52 if( balance > 0 ) 53 printf( "%-10d%-13s%7.2f\n", account, name, balance ); 54 break; 55 } // end switch 56 rewind( cfptr ); // return cfptr to beginning of file 57 printf( "%s", "\n? " ); 58 scanf( "%u", &request ); 59 } // end while 60 puts( "End of run." ); 61 fclose( cfptr ); // close file 62 } // end main Outline fig09_08.c (2 von 3) Pearson Education, Inc. All rights reserved.

32 Enter request 1 - List accounts with zero balances 2 - List accounts with credit balances 3 - List accounts with debit balances 4 - End of run? 1 Accounts with zero balances: 400 Metzger 0.00? 2 Accounts with credit balances: 300 Muller ? 3 Accounts with debit balances: 100 Becker Schneider Schmidt 22.20? 4 End of run. Outline fig09_08.c (3 von 3) Pearson Education, Inc. All rights reserved.

33 9.6 Eine sequenzielle Datei aktualisieren 33 Aktualisierung eines Datensatzes in einer sequenziellen Datei Der neue Datensatz könnte länger als der alte sein. Falls dies so ist, werden Teile des nächsten sequenziellen Datensatzes überschrieben. Um dies zu vermeiden, müssen alle Datensätze hinter dem neuen Datensatz kopiert werden. Für große Dateien kann der entsprechende Aufwand unakzeptabel werden.

34 9.7 Dateien mit wahlfreiem Zugriff 34 Dateien mit wahlfreiem Zugriff Notwendig für Anwendungen mit direktem Zugriff Beispielsweise Systeme zur Transaktionsverarbeitung Ein Datensatz kann eingefügt, gelöscht oder modifiziert werden, ohne andere Datensätze zu beeinflussen. Verschiedene Techniken können eingesetzt werden. Voraussetzung ist, dass alle Datensätze die gleiche Länge haben und in der Reihenfolge ihrer Schlüssel angeordnet sind. Das Programm kann den genauen Ort jedes Datensatzes berechnen. Basis hierfür sind Größe und Schlüssel des Datensatzes.

35 35 Fig. 9.9 C-Sicht einer Datei mit wahlfreiem Zugriff.

36 9.8 Erzeugung einer Datei mit wahlfreiem Zugriff 36 Die Funktion fwrite schreibt eine bestimmte Anzahl von Bytes, beginnend an einer bestimmten Speicheradresse, unformatiert in eine Datei. Die Daten werden in der Datei ab der Stelle geschrieben, auf die der Dateipositions-Zeiger gerade zeigt. Entsprechend liest die Funktion fread eine bestimmte Anzahl von Bytes ab der Stelle in der Datei, auf die der Dateipositions-Zeiger gerade zeigt, in einen Speicherbereich beginnend an einer angegebenen Speicheradresse.

37 9.8 Erzeugung einer Datei mit wahlfreiem Zugriff 37 Funktion fwrite Schreibt eine Anzahl von Bytes aus einem Speicherbereich in eine Datei an die Stelle, auf die der Positionszeiger zeigt. Parameter: Ein const void*, der auf das Anfangsbyte eines Arrays im Speicher zeigt Ein size_t, der die Anzahl der Bytes angibt, die geschrieben werden sollen Ein size_t, der die Anzahl der Elemente im Array angibt, die geschrieben werden sollen Zeiger auf eine FILE-Struktur, die die Ausgabedatei angibt Beispiel: fwrite( &number, sizeof( int ), 1, fptr );

38 38 Portabilitäts-Tipp Die Verwendung von fwrite ist systemabhängig und kann dazu führen, dass sich Programme auf verschiedenen Plattformen unterschiedlich verhalten. Die Daten werden nicht formatiert (wie im Fall von fprintf ), sondern in Form von rohen Daten (also als Bytes) geschrieben.

39 39 Portabilitäts-Tipp Ein Programm, das unformatierte Daten liest (die mit fwrite geschrieben wurden), muss auf einem System kompiliert und ausgeführt werden, das mit dem Programm kompatibel ist, das die Daten geschrieben hat. Unterschiedliche Systeme können unterschiedliche interne Datendarstellungen verwenden (Beispiel: Big Endian Little Endian).

40 9.8 Erzeugung einer Datei mit wahlfreiem Zugriff 40 Headerdateien Separate Dateien, die nur Typdefinitionen, Funktionsprototypen und Konstanten enthalten Erlauben dem Compiler nutzerdefinierte Typen und Funktionen zu erkennen, wenn sie anderswo eingesetzt werden Haben im allgemeinen.h Erweiterung für Dateinamen Testanwendungsdateien (Driver files) Programme zum Testen von Typen und Funktionen Enthalten eine main Funktion und sind ausführbar Haben im allgemeinen.c Erweiterung für Dateinamen.h und.c Dateien werden als Quelldateien (source code files) bezeichnet.

41 9.8 Erzeugung einer Datei mit wahlfreiem Zugriff 41 #include Präprozessor-Direktive Wird benutzt, um Headerdateien einzufügen Weist den C Präprozessor an, die Direktive durch eine Kopie des Inhalts der angegebenen Datei zu ersetzen Anführungszeichen kennzeichnen eine nutzerdefinierte Headerdatei Der Präprozessor sucht zuerst im aktuellen Verzeichnis Falls die Datei nicht gefunden wird, sucht er im C Standard-include-Verzeichnis Winkelklammern kennzeichnen die C Standardbibliothek Präprozessor sucht nur im C Standard-include-Verzeichnis

42 9.8 Erzeugung einer Datei mit wahlfreiem Zugriff 42 Präprozessordirektiven zur Vermeidung des mehrfachen Einbindens von Headerdateien Verhindern, dass Code mehr als einmal eingebunden wird #ifndef if not defined Überspringe diesen Code, falls schon definiert, d.h. eingebunden #define Definiere einen Namen zur Vermeidung des nochmaligen Einbindens #endif Falls der Header schon zuvor eingebunden wurde Name ist schon definiert und Headerdatei wird nicht mehr eingebunden Verhindert Fehlermeldungen durch Mehrfachdefinitionen Beispiel: #ifndef CLIENTDATA_H #define CLIENTDATA_H // code #endif

43 9.8 Erzeugung einer Datei mit wahlfreiem Zugriff 43 Aufgabenstellung: Es soll ein Kreditverarbeitungs-Programm geschrieben werden, das bis zu 100 Datensätze fester Länge in einer Datei speichern kann. Jeder Datensatz soll aus einer Kontonummer (die auch als Schlüssel für den Datensatz dient), einem Nachnamen, einem Vornamen und dem Kontostand bestehen. Das Programm soll ein bestehendes Konto aktualisieren können, einen Datensatz für ein neues Konto einfügen, ein Konto löschen und die Datensätze aller vorhandenen Konten als formatierte Textdatei abspeichern können. Es soll eine Datei mit wahlfreiem Zugriff verwendet werden.

44 9.8 Erzeugung einer Datei mit wahlfreiem Zugriff 44 Das Kreditverarbeitungs-Programm wird in mehreren Schritten / Teilprogrammen entwickelt. Das erste Teilprogramm dient nur dazu, die Grundstruktur der verwendeten Datei zu erzeugen, indem 100 leere Datensätze erzeugt und in eine Datei mit wahlfreiem Zugriff geschrieben werden. Die Datensätze werden als Variablen vom Typ einer struct Clientdata erzeugt.

45 1 // Fig. 9.11: ClientData.h 2 // Type ClientData definition used in Fig Fig #ifndef CLIENTDATA_H 4 #define CLIENTDATA_H 5 6 typedef struct { 7 unsigned int accountnumber; 8 char lastname[ 15 ]; 9 char firstname[ 10 ]; 10 double balance; 11 } ClientData; // end definition of type ClientData #endif Headerdatei, die die Definition des Typs ClientData enthält. Outline ClientData.h (1 von 1) Pearson Education, Inc. All rights reserved.

46 1 // Fig. 9.12: fig09_12.c 2 // Creating a random-access file sequentially. 3 #include <stdio.h> 4 #include <stdlib.h> // exit 5 6 #include "ClientData.h" // Definition of type ClientData 7 8 int main( void ) 9 { 10 size_t i; // loop counter 11 ClientData blankclient = { 0, "", "", 0.0 }; // default record FILE* cfptr = fopen( "credit.dat", "wb" ); if( cfptr == NULL ) { 16 fputs( "File could not be opened.", stderr ); 17 exit( 1 ); // exit program if unable to open file 18 } // end if // output 100 blank records to file 21 for( i = 0; i < 100; ++i ) 22 fwrite( &blankclient, sizeof( ClientData ), 1, cfptr ); fclose( cfptr ); 25 fputs( "File written." ); 26 } // end main Einfügen der Headerdatei, die die Definition des Typs ClientData enthält. Daten in blankclient als Bytes in credit.dat abspeichern Outline fig09_12.c (1 von 1) credit.dat im Binärmodus öffnen Pearson Education, Inc. All rights reserved.

47 9.9 Daten wahlfrei in eine Datei mit wahlfreiem Zugriff schreiben 47 Daten an bestimmte Position schreiben Für Ein- und Ausgabe im Binärmodus öffnen Verwenden der Dateiöffnungsart "rb+" Einsatz der Funktion fseek, um den Positionszeiger an die gewünschte Position zu setzen Beispiel: ( n 1 ) * sizeof( ClientData ) Byteposition für nten ClientData Datensatz Verwendung von fwrite, um Daten zu schreiben

48 1 // Fig. 9.13: fig09_13.c 2 // Writing data randomly to a random-access file. 3 #include <stdio.h> 4 #include <stdlib.h> // exit 5 6 #include "ClientData.h" // ClientData type definition 7 8 int main( void ) 9 { 10 ClientData client = { 0, "", "", 0.0 }; // default record FILE* cfptr = fopen( "credit.dat", "rb+" ); if( cfptr == NULL ) { 15 fputs( "File could not be opened.", stderr ); 16 exit( 1 ); // exit program if unable to open file 17 } // end if // require user to specify account number 20 printf( "%s", "Enter account number (1 to 100, 0 to end input)\n? " ); 21 scanf( "%d", &client.accountnumber ); Outline fig09_13.c (1 von 3) Verwenden von rb+, um credit.dat zur Ein- und Ausgabe im Binärmodus zu öffnen Pearson Education, Inc. All rights reserved.

49 22 23 // user enters information, which is copied into file 24 while( client.accountnumber > 0 && client.accountnumber <= 100 ) { 25 // user enters last name, first name and balance 26 printf( "%s", "Enter lastname, firstname, balance\n? " ); // set record lastname, firstname and balance values 29 fscanf( stdin, "%14s%9s%lf", client.lastname, 30 client.firstname, &client.balance ); // seek position in file of user-specified record 33 fseek( cfptr, ( client.accountnumber - 1 ) * 34 sizeof( ClientData ), SEEK_SET ); // write user-specified information in file 37 fwrite( &client, sizeof( ClientData ), 1, cfptr ); // enable user to enter another account 40 printf( "%s", "Enter account number\n? " ); 41 scanf( "%d", &client.accountnumber ); 42 } // end while fclose( cfptr ); 45 } // end main Outline fig09_13.c (2 von 3) Positionszeiger wird auf gewünschte Byteposition gesetzt Der ClientData Datensatz wird an die gewünschte Position geschrieben Pearson Education, Inc. All rights reserved.

50 Enter account number (1 to 100, 0 to end input)? 37 Enter lastname, firstname, balance? Barker Doug 0.00 Enter account number? 29 Enter lastname, firstname, balance? Brown Nancy Enter account number? 96 Enter lastname, firstname, balance? Stone Sam Enter account number? 88 Enter lastname, firstname, balance? Smith Dave Enter account number? 33 Enter lastname, firstname, balance? Dunn Stacey Enter account number? 0 Outline fig09_13.c (3 von 3) Pearson Education, Inc. All rights reserved.

51 9.9 Daten wahlfrei in eine Datei mit wahlfreiem Zugriff schreiben 51 Daten an bestimmte Position schreiben Der Funktionsprototyp für fseek ist int fseek( FILE* stream, long int offset, int whence ); Hierbei ist offset die Anzahl der Bytes für das Setzen des Positionszeigers gerechnet ab whence in der Datei, auf die stream zeigt - ein positiver offset sucht vorwärts und ein negativer sucht in Rückwärtsrichtung. Das Argument whence ist einer der Werte SEEK_SET, SEEK_CUR oder SEEK_END (alle definiert in <stdio.h>), die den Ort angeben, an dem die Suche beginnt.

52 9.9 Daten wahlfrei in eine Datei mit wahlfreiem Zugriff schreiben 52 Daten an bestimmte Position schreiben Die symbolische Konstante SEEK_SET gibt an, dass der Positionszeiger relativ zum Anfang der Datei um die Größe des Offset erhöht wird. SEEK_CUR gibt an, dass die Suche an der aktuellen Position des Positionszeigers in der Datei beginnt und SEEK_END gibt an, dass die Suche am Ende der Datei beginnt.

53 9.9 Daten wahlfrei in eine Datei mit wahlfreiem Zugriff schreiben 53 Um die Programme dieses Kapitels übersichtlich zu halten, wird nicht auf mögliche Fehlerfälle getestet. Professionelle Programme sollten jedoch testen, ob Funktionen wie fscanf, fseek und fwrite korrekt arbeiten, indem ihre Rückgabewerte überprüft werden. fscanf gibt die Anzahl der erfolgreich gelesenen Datenwerte zurück oder den Wert EOF falls beim Einlesen der Daten ein Problem auftritt. fseek gibt einen Wert ungleich Null zurück, falls die Suchoperation nicht durchgeführt werden kann. fwrite gibt die Anzahl der erfolgreich ausgegebenen Werte zurück. Falls diese Zahl kleiner als das dritte Argument des Funktionaufrufs ist, trat ein Fehler auf.

54 9.10 Sequenzielles Lesen aus einer Datei mit wahlfreiem Zugriff Funktion fread Liest eine Anzahl von Bytes aus dem Eingabestrom (der mit der aktuellen Dateiposition verknüpft ist) in ein Objekt im Speicher Parameter: Ein const void*, der auf das Anfangsbyte eines Arrays im Speicher zeigt Ein size_t, der die Anzahl der Bytes angibt, die gelesen werden sollen Ein size_t, der die Anzahl der Elemente im Array angibt, die gelesen werden sollen Zeiger auf eine FILE-Struktur, die die Eingabedatei angibt Beispiel: fread( &client, sizeof( ClientData ), 1, cfptr ); 54

55 1 // Fig. 9.14: fig09_14.c 2 // Reading a random-access file sequentially. 3 #include <stdio.h> 4 #include <stdlib.h> // exit 5 6 #include "ClientData.h" // ClientData type definition 7 8 int main( void ) 9 { 10 ClientData client = { 0, "", "", 0.0 }; // default record FILE* cfptr = fopen( "credit.dat", "rb" ); if( cfptr == NULL ) { 15 fputs( "File could not be opened.", stderr ); 16 exit( 1 ); // exit program if unable to open file 17 } // end if printf( "%-10s%-16s%-11s%10s\n", "Account", "Last Name", 20 "First Name", "Balance" ); // read all records from file 23 while( fread( &client, sizeof( ClientData ), 1, cfptr ) == 1 ) { 24 // display record 25 if( client.accountnumber!= 0 ) 26 printf( "%-10d%-16s%-11s%10.2f\n", client.accountnumber, 27 client.lastname, client.firstname, client.balance ); 28 } // end while fclose( cfptr ); 31 } // end main Outline fig09_14.c (1 von 2) Daten aus credit.dat als Bytes in client abspeichern Pearson Education, Inc. All rights reserved.

56 Account Last Name First Name Balance 29 Brown Nancy Dunn Stacey Barker Doug Smith Dave Stone Sam Outline fig09_14.c (2 von 2) Pearson Education, Inc. All rights reserved.

57 9.11 Fallstudie: Verarbeitung von Transaktionen 57 Ausführliches Beispiel: Durchführung verschiedener Transaktionen von Kontendaten Sequenzielles Lesen aus einer Binärdatei mit wahlfreiem Zugriff und Schreiben der gelesenen Informationen in eine Textdatei Aktualisieren eines zuvor in die Datei geschriebenen Datensatzes Schreiben eines neuen Datensatzes in die Datei Löschen eines vorhandenen Datensatzes aus der Datei

58 1 // Fig. 9.15: fig09_15.c 2 // Bank-account program reads a random-access file sequentially, 3 // updates data previously written to the file, creates data to 4 // be placed in the file, and deletes data previously in the file. 5 #include <stdio.h> 6 #include <stdlib.h> // exit 7 8 #include "ClientData.h" // ClientData type definition 9 10 // prototypes 11 unsigned int enterchoice( void ); 12 void createtextfile( FILE* readptr ); 13 void updaterecord( FILE* fptr ); 14 void newrecord( FILE* fptr ); 15 void deleterecord( FILE* fptr ); enum Choices { PRINT = 1, UPDATE, NEW, DELETE, END }; int main( void ) 20 { 21 unsigned int choice; // user's choice 22 FILE* cfptr = fopen( "credit.dat", "rb+" ); if( cfptr == NULL ) { 25 fputs( "File could not be opened.", stderr ); 26 exit( 1 ); // exit program if unable to open file 27 } // end if 28 Outline fig09_15.c (1 von 7) Pearson Education, Inc. All rights reserved.

59 29 // enable user to specify action 30 while( ( choice = enterchoice() )!= END ) { 31 switch( choice ) { 32 case PRINT: // create text file from record file 33 createtextfile( cfptr ); 34 break; 35 case UPDATE: // update record 36 updaterecord( cfptr ); 37 break; 38 case NEW: // create record 39 newrecord( cfptr ); 40 break; 41 case DELETE: // delete existing record 42 deleterecord( cfptr ); 43 break; 44 default: // display message if user does not select valid choice 45 puts( "Incorrect choice\n" ); 46 break; 47 } // end switch 48 } // end while fclose( cfptr ); 51 } // end main 52 Outline fig09_15.c (2 von 7) Pearson Education, Inc. All rights reserved.

60 53 // enable user to input menu choice 54 unsigned int enterchoice( void ) 55 { 56 unsigned int menuchoice; 57 // display available options 58 printf( "%s", "\nenter your choice\n" 59 "1 - store a formatted text file of accounts" 60 " called \"accounts.txt\" for printing\n" 61 "2 - update an account\n" 62 "3 - add a new account\n" 63 "4 - delete an account\n" 64 "5 - end program\n? " ); scanf( "%u", &menuchoice ); // receive choice from user 67 return menuchoice; 68 } // end function enterchoice 69 Outline fig09_15.c (3 von 7) Pearson Education, Inc. All rights reserved.

61 70 // create formatted text file for printing 71 void createtextfile( FILE* readptr ) 72 { 73 ClientData client = { 0, "", "", 0.0 }; // default record 74 FILE* writeptr = fopen( "accounts.txt", "w" ); // open accounts.txt // exit program if file cannot be opened 77 if( writeptr == NULL ) { 78 fputs( "File could not be opened.", stderr ); 79 exit( 1 ); // exit program if unable to open file 80 } // end if fprintf( writeptr, "%-10s%-16s%-11s%10s\n", "Account", 83 "Last Name", "First Name", "Balance" ); rewind( readptr ); // set file-position pointer to beginning of file // copy all records from record file into text file 88 while( fread( &client, sizeof( ClientData ), 1, readptr ) == 1 ) { 89 // write single record to text file 90 if( client.accountnumber!= 0 ) // skip empty records 91 fprintf( writeptr, "%-10d%-16s%-11s%10.2f\n", client.accountnumber, 92 client.lastname, client.firstname, client.balance ); 93 } // end while 94 printf( "File %s written.\n", "'accounts.txt'" ); 95 fclose( writeptr ); 96 } // end function createtextfile 97 FILE*-Zeiger als Parameter für das Einlesen von Daten aus credit.dat Outline fig09_15.c (4 von 7) Verwendung von rewind, um sicherzustellen, dass der Positionszeiger am Anfang der Datei ist Pearson Education, Inc. All rights reserved.

62 98 // update balance in record 99 void updaterecord( FILE* fptr ) 100 { 101 unsigned int account; // account number 102 double transaction; // transaction amount 103 ClientData client = { 0, "", "", 0.0 }; // default record printf( "%s", "Enter account to update ( ): " ); 106 scanf( "%d", &account ); 107 // move file-position pointer to correct record in file 108 fseek( fptr, ( account - 1 ) * sizeof( ClientData ), SEEK_SET ); // read record from file 111 fread( &client, sizeof( ClientData ), 1, fptr ); if( client.accountnumber!= 0 ) { // update record 114 printf( "%-10d%-16s%-11s%10.2f\n\n", client.accountnumber, 115 client.lastname, client.firstname, client.balance ); 116 // request transaction amount from user 117 printf( "%s", "\nenter charge ( + ) or payment ( - ): " ); 118 scanf( "%lf", &transaction ); 119 client.balance += transaction; // update record balance 120 printf( "%-10d%-16s%-11s%10.2f\n\n", client.accountnumber, 121 client.lastname, client.firstname, client.balance ); 122 // move file-position pointer to correct record in file 123 fseek( fptr, ( account - 1 ) * sizeof( ClientData ), SEEK_SET ); 124 // write updated record over old record in file 125 fwrite( &client, sizeof( ClientData ), 1, fptr ); 126 } // end if 127 else // display message if account does not exist 128 printf( "Account #%d has no information\n", account ); 129 } // end function updaterecord Feststellen, ob der Datensatz Informationen enthält Outline fig09_15.c (5 von 7) Daten aus dem Objekt client mit fwrite in die Binärdatei schreiben Pearson Education, Inc. All rights reserved.

63 // create and insert record 132 void newrecord( FILE* fptr ) 133 { 134 unsigned int account; // account number 135 ClientData client = { 0, "", "", 0.0 }; // default record printf( "%s", "Enter new account number ( ): " ); 138 scanf( "%d", &account ); 139 // move file-position pointer to correct record in file 140 fseek( fptr, ( account - 1 ) * sizeof( ClientData ), SEEK_SET ); // read record from file 143 fread( &client, sizeof( ClientData ), 1, fptr ); if( client.accountnumber == 0 ) { // create record 146 // user enters last name, first name and balance 147 printf( "%s", "Enter lastname, firstname, balance\n? " ); 148 scanf( "%14s%9s%lf", client.lastname, client.firstname, &client.balance ); client.accountnumber = account; // move file-position pointer to correct record in file 153 fseek( fptr, ( account - 1 ) * sizeof( ClientData ), SEEK_SET ); 154 // insert record in file 155 fwrite( &client, sizeof( ClientData ), 1, fptr ); 156 } // end if 157 else // display message if account does not exist 158 printf( "Account #%d already contains information\n", account ); 159 } // end function newrecord Feststellen, ob der Datensatz keine Informationen enthält Outline fig09_15.c (6 von 7) Daten aus dem Objekt client mit fwrite in die Binärdatei schreiben Pearson Education, Inc. All rights reserved.

64 // delete an existing record 162 void deleterecord( FILE* fptr ) 163{ 164 unsigned int account; // account number 165 ClientData client; // stores record read from file 166 ClientData blankclient = { 0, "", "", 0.0 }; // blank client printf( "%s", "Enter account number to delete ( ): " ); 169 scanf( "%d", &account ); 170 // move file-position pointer to correct record in file 171 fseek( fptr, ( account - 1 ) * sizeof( ClientData ), SEEK_SET ); // read record from file 174 fread( &client, sizeof( ClientData ), 1, fptr ); if( client.accountnumber!= 0 ) { // delete record 177 // move file-position pointer to correct record in file 178 fseek( fptr, ( account - 1 ) * sizeof( ClientData ), SEEK_SET ); 179 // replace existing record with blank record 180 fwrite( &blankclient, sizeof( ClientData ), 1, fptr ); 181 printf( "Account #%d deleted.\n", account ); 182 } // end if 183 else // display message if account does not exist 184 printf( "Account #%d does not exist.\n", account ); 185 } // end function deleterecord Feststellen, ob der Datensatz Informationen enthält Outline fig09_15.c (7 von 7) Leeren Datensatz in die Datei kopieren, um Konto wieder auf Null zu setzen Pearson Education, Inc. All rights reserved.