Структуры и Файлы

Структура – это составной объект языка Си, содержащий данные, объединенные в группу под одним именем. Данные, входящие в эту группу, называют полями (членами структуры). В отличие от массивов поля могут иметь различные типы.
Для создания объектов-структур надо:
- объявить структурный тип данных, т.е. описать пользовательский тип (выделения памяти не происходит);
- объявить структурные переменные описанного типа, при этом происходит выделение памяти.

Объявление структурного типа выполня-ется в виде шаблона, общий формат которого:
struct Имя_Типа { Описание полей
} ;
Структурный тип обычно декларируется в глобальной области, т.е. до первой выполняемой функции. Тогда его можно использовать во всех функциях, входящих в проект.

Структурный тип обычно применяется для групповой обработки объектов. Параметрами таких операций являются адрес и размер структуры.
Так как одним из параметров обработки структур является размер, нельзя объявлять поля структуры указателем на объект переменной размерности, т.е. использовать указатели на char и объекты классов String и AnsiString.
Пример шаблона для обработки информации о результатах сессии студентов
struct Spisok {
char fio [20]; - Фамилия студента
double s_bal; - Средний балл
};

Создание структурных переменных можно выполнить двумя способами.
Способ 1. В любом месте программы объявить переменные, используя описанный ранее структурный тип.
Например для описанного ранее типа Spisok :
Spisok zap, *pzap, mas_zap[30];
Объявлены
zap – структурная переменная (запись),
pzap – указатель на структуру,
mas_zap[30] – массив структур.

Способ 2. Объявляют переменные в шаблоне структуры между закрывающейся фигурной скобкой и символом «;».
Для приведенного ранее примера:
struct Spisok {
char fio[20];
double s_bal;
} zap, *pzap, mas_zap[30] ;
В таком случае, если объявлены все необходимые переменные, Имя_Типа (Spisok) может отсутствовать.

Обращение к полям структур выполняется с помощью составных имен, которые образуются двумя способами:
1) при помощи операции принадлежности ( . ) от значения (имени структурной переменной) к полю:
Имя_Структуры . Имя_Поля
или
( *Указатель_Структуры ) . Имя_Поля
2) при помощи операции косвенной адресации ( –> ) от адреса к полю
Указатель_Структуры –> Имя_Поля
или
( &Имя_Структуры ) –> Имя_Поля

Для объявленных ранее переменных
Spisok zap, *pzap, mas_zap[30];
содержащих поля char fio[20]; и double s_bal;
1) обращение к полям fio и s_bal переменной zap:
а) с помощью операции принадлежности
zap . fio и zap . s_bal
б) с помощью операции косвенной адресации
( &zap ) -> fio и ( &zap ) -> s_bal
2) обращение к первому символу строки fio пере-менной zap:
zap . fio [0]

3) обращение к полям fio и s_bal от указателя pzap:
а) с помощью операции косвенной адресации
pzap -> fio и pzap -> s_bal
б) с помощью операции принадлежности
( *pzap ) . fio и ( *pzap ) . s_bal
4) обращение к полям fio и s_bal i-го элемента массива mas_zap:
а) с помощью операции принадлежности
mas_zap[i] . fio и mas_zap[i] . s_bal
б) с помощью операции косвенной адресации
( mas_zap+i ) -> fio и ( mas_zap+i ) -> s_bal

Рассмотрим пример программы создания динамического массива структур, содержащих поля fio и s_bal (как раньше), его заполнение, вывод всей информации на экран и поиск сведений о студентах, у которых средний балл выше 7,99 баллов.

. . .
struct Spisok { - Шаблон структуры
char fio [21];
double s_bal;
};
Spisok In (void); - Функция ввода
void Out (Spisok); - Функция вывода
void main ()
{
Spisok *Stud; - Указатель для массива
int i, n;
cout << " Input n : "; - Количество студентов
cin >> n;

Stud = new Spisok [n]; - Захват памяти
for(i=0;i
Stud [ i ] = In ( );
cout << "\n\t Spisok “ << endl;
for(i=0;i
Out ( Stud [ i ] ); - Вывод информации
cout << "\n\t Ball > 7.99“ << endl;
for(i=0;i
if ( Stud [ i ] . s_bal > 7.99) - Поиск
Out ( Stud [ i ] ); и вывод
delete [ ] Stud; - Освобождение памяти
}

//------- Функция Ввода одного элемента структуры -------
Spisok In ( ) {
Spisok z;
cout << "\n FIO - ";
fflush ( stdin ); - Очистка стандартного буфера ввода stdin, необходимая в данном случае перед использованием функции gets
gets ( z.fio );
cout << "\n Ball - ";
cin >> z.s_bal;
return z;
}
//------- Функция Вывода одного элемента структуры ------
void Out ( Spisok z ) {
cout << setw(20) << z.fio << " \t “ << z.s_bal << endl;
}

Ф а й л ы

Файл – это набор данных, размещенный на внешнем носителе и рассматриваемый в процессе обработки как единое целое. В файлах размещаются данные, предназначенные для длительного хранения.
Различают два вида файлов: текстовые и бинарные.
Текстовые файлы представляют собой последовательность символов и могут быть просмотрены и отредактированы с помощью любого текстового редактора.
Бинарные (двоичные) файлы представляют собой последовательность данных, структура которых определяется программно.

Файлы рассматриваются компилятором как последовательность (поток байт) информации. В начале работы любой программы автоматически открываются стандартные потоки ввода (stdin) и вывода (stdout).
Для файлов определен указатель (маркер) чтения-записи данных, который определяет текущую позицию доступа к файлу.
В языке Си имеется большой набор функций для работы с файлами, большинство в stdio.h и io.h.
Потоки данных, с которыми работают функции ввода-вывода по умолчанию, буферизированы. При открытии потока с ним связывается определенный участок памяти, который называется буфером. Все операции чтения-записи ведутся через этот буфер.

Для обработки любого файла необходимо выполнить следующие действия:
1) открыть файл;
2) обработать данные файла (запись, чтение, поиск и т.п.);
3) закрыть файл.

Открытие файла
Каждому файлу в программе присваивается внутреннее логическое имя, используемое в дальнейшем при обращении к нему.
Логическое имя (имя файла) – это указатель на файл, т.е. на область памяти, где содержится вся необходимая информация о нем.
Формат объявления :
FILE *Имя_Указателя;
FILE – структурный тип, описанный в библиотеке stdio.h (содержит 9-ть полей).

Прежде чем начать работать с файлом, его нужно открыть для доступа с помощью функции
fopen ( Имя_Файла, Режим )
Данная функция фактическому Имени Файла на носителе (дискета, винчестер) ставит в соответствие логическое имя (Указатель файла).
Имя файла и путь к нему задается первым параметром – строкой, например:
“d:\\work\\Sved.txt” – файл с именем Sved, расширением txt, находящийся на винчестере в папке work.
Обратный слеш «\», как специальный символ в строке записывается дважды.

Если путь к файлу не указан, его размещением будет текущая папка.
При успешном открытии функция fopen возвращает указатель на файл (указатель файла).
При ошибке возвращается NULL.
Ошибки обычно возникают, когда неверно указывается путь к открываемому файлу, например, если указать путь, запрещенный для записи.

Второй параметр – строка, в которой задается режим доступа к файлу:
w – файл открывается для записи (write);
если файла нет, то он создается; если файл уже есть, то прежняя информация уничтожается;
r – файл открывается для чтения (read); если такого файла нет, то возникает ошибка;
a – файл открывается для добавления (append) новой информации в конец;
r+ – файл открывается для редактирования данных;
t – файл открывается в текстовом режиме;
b – файл открывается в двоичном режиме.

Последние два режима используются совместно с рассмотренными выше. Возможны следующие комбинации режимов доступа: w+b, wb+, rt+, а также некоторые другие комбинации.
По умолчанию файл открывается в текстовом режиме.
Пример открытия файла:
FILE *f; – Объявляется указатель f
f = fopen ("Dat_sp.dat ", "w");
– открывается для записи файл с указателем f в текущей папке, имеющий имя Dat_sp.dat,
или более кратко:
FILE *f = fopen ("Dat_sp.dat", "w");

Закрытие файла
После работы с файлом доступ к нему необходимо закрыть с помощью функции
fclose ( Указатель_Файла );
Для предыдущего примера: fclose ( f );
Если надо изменить режим доступа к уже открытому файлу, то его необходимо закрыть, а затем открыть с другим режимом:
freopen ( Имя_Файла, Режим, Указатель );
- закрывается файл с заданным в третьем параметре Указателе (аналогично функции fclose), а затем открывается файл, используя первый и второй параметры (аналогично функции fopen).

Запись-чтение информации
Основными действиями при работе с файлами являются запись и чтение информации.
Все действия по чтению-записи данных в файл можно разделить на три группы:
– операции посимвольного ввода-вывода;
– операции построчного ввода-вывода;
– операции ввода-вывода блоками.
Рассмотрим основные функции записи-чтения данных.

Создание текстовых результирующих файлов обычно необходимо для оформления различных отчетов.
Для работы с текстовыми файлами чаще всего используются функции
fprintf, fscanf, fgets, fputs
Параметры и действия этих функций аналогичны рассмотренным ранее функциям printf, scanf, gets и puts.
Отличие состоит в том, что printf и др. работают по умолчанию с экраном монитора и клавиатурой, а функции fprintf и др. – с файлом, указатель которого является одним из параметров.

Например:
. . .
FILE *f1;
int a = 2, b = 3;
printf ( ” %d + %d = %d \n ”, a, b, a+b);
fprintf ( f1,” %d + %d = %d\n ”, a, b, a+b);
fclose ( f1 );
. . .
Просмотрев файл f1 любым текстовым редактором, можно убедиться, что данные в нем располагаются так же, как и на экране.

Бинарные файлы обычно используются для обработки данных, состоящих из структур, чтение и запись которых удобно выполнять блоками.
Функция
fread ( p, size, n, f );
выполняет чтение из файла «f» «n» блоков размером «size» байт каждый в область памяти, адрес которой «p». В случае успеха функция возвращает количество считанных блоков.
Функция
fwrite ( p, size, n, f );
выполняет запись в файл «f» «n» блоков размером «size» байт каждый из области памяти, с адресом «p».

Позиционирование в файле
Каждый открытый файл имеет скрытый указатель на текущую позицию в нем.
При открытии файла этот указатель устанавливается на позицию, определенную режимом, и все операции в файле будут выполняться с данными, начинающимися в этой позиции.
При каждом чтении (записи) указатель смещается на количество прочитанных (записанных) байт – это последовательный доступ к данным.
С помощью функции fseek можно выполнить чтение или запись данных в произвольном порядке.

fseek ( f, size, code )
выполняет смещение указателя файла f на size байт в направлении code :
0 – смещение от начала;
1 – смещение от текущей позиции;
2 – смещение от конца файла.
Смещение может быть как положительным, так и отрицательным, но нельзя выходить за пределы файла.
В случае успеха функция возвращает 0, 1 –при ошибке, например, выход за пределы файла.
Доступ к файлу с использованием этой функции называют произвольным доступом.