1.11. Файловый ввод-вывод. Работа с текстовыми и двоичными файлами.

Язык программирования Си поддерживает множество функций стандартных библиотек для файлового ввода и вывода. Эти функции составляют основу заголовочного файла стандартной библиотеки языка Си <stdio.h>.

Функциональность ввода-вывода языка Си по текущим стандартам реализуется на низком уровне. Язык Си абстрагирует все файловые операции, превращая их в операции с потоками байтов, которые могут быть как "потоками ввода", так и "потоками вывода". В отличие от некоторых ранних языков программирования, язык Си не имеет прямой поддержки произвольного доступа к файлам данных; чтобы считать записанную информацию в середине файла, программисту приходится создавать поток, ищущий в середине файла, а затем последовательно считывать байты из потока.

Потоковая модель файлового ввода-вывода была популяризирована во многом благодаря операционной системе Unix, написанной на языке Си. Большая функциональность современных операционных систем унаследовала потоки от Unix, а многие языки семейства языков программирования Си унаследовали интерфейс файлового ввода-вывода языка Си с небольшими отличиями (например, PHP). Стандартная библиотека C++ отражает потоковую концепцию в своем синтаксисе.

Файл открывается при помощи fopen, которая возвращает информацию потока ввода-вывода, прикрепленного к указанному файлу или другому устройству, с которого идет чтение (или в который идет запись). В случае неудачи функция возвращает нулевой указатель.

Функция freopen закрывает текущий файл, связанный с потоком fp, и переназначает этот поток в файл, определяемый path-именем. Эта функция обычно применяется для переадресации предоткрытых потоков stdin, stdout, stderr, stdaux, stdprn в файлы, определяемые пользователем. Новый файл, связанный с потоком, открывается в режиме mode.

Они определяются как:

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

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

Функция fopen по сути представляет собой "обертку" более высокого уровня системного вызова open операционной системы Unix. Аналогично, fclose является оберткой системного вызова Unix close, а сама структура FILE языка Си зачастую обращается к соответствующему файловому дескриптору Unix. В POSIX-окружении[ Portable Operating System Interface for Unix — Переносимый интерфейс операционных систем Unix — набор стандартов, описывающих интерфейсы между операционной системой и прикладной программой.] функция fopen может использоваться для инициализации структуры FILE файловым дескриптором. Тем не менее, файловые дескрипторы как исключительно Unix-концепция не представлены в стандарте языка Си.

Параметр mode (режим) для fopen и freopen должен быть строковый и начинаться с одной из следующих последовательностей:

режим			описание	начинает с..
r	rb		открывает для чтения	начала
w	wb		открывает для записи (создает файл в случае его отсутствия). Удаляет содержимое и перезаписывает файл.	начала
a	ab		открывает для добавления (создает файл в случае его отсутствия)	конца
r+	rb+	r+b	открывает для чтения и записи	начала
w+	wb+	w+b	открывает для чтения и записи. Удаляет содержимое и перезаписывает файл.	начала
a+	ab+	a+b	открывает для чтения и записи (добавляет в случае существования файла)	конца

Значение "b" зарезервировано для двоичного режима С. Стандарт языка Си описывает два вида файлов — текстовые и двоичные — хотя операционная система не требует их различать. Текстовый файл - файл, содержащий текст, разбитый на строки при помощи некоторого разделяющего символа окончания строки или последовательности (в Unix - одиночный символ перевода строки; в Microsoft Windows за символом перевода строки следует знак возврата каретки). При считывании байтов из текстового файла, символы конца строки обычно связываются (заменяются) с переводом строки для упрощения обработки. При записи текстового файла одиночный символ перевода строки перед записью связывается (заменяется) с специфичной для ОС последовательностью символов конца строки. Двоичный файл - файл, из которого байты считываются и выводятся в "сыром" виде без какого-либо связывания (подстановки).

При открытом файле в режиме обновления ( '+' в качестве второго или третьего символа аргумента обозначения режима) и ввод и вывод могут выполняться в одном потоке. Тем не менее, запись не может следовать за чтением без промежуточного вызова fflush или функции позиционирования в файле (fseek, fsetpos или rewind), а чтение не может следовать за записью без промежуточного вызова функции позиционирования в файле.

Режимы записи и добавления пытаются создать файл с заданным именем, если такого файла еще не существует. Как указывалось выше, если эта операция оканчивается неудачей, fopen возвращает NULL.

Закрытие файла осуществляется с помощью функции fclose . Функция fclose принимает один аргумент: указатель на структуру FILE потока для закрытия.

int fclose(FILE *fp);

Функция возвращает нуль в случае успеха и EOF в случае неудачи. При нормальном завершении программы функция вызывается автоматически для каждого открытого файла.