Ввод и вывод. Нетекстовые файлы. Типизированные файлы

Ввод и вывод информации.

Операции ввода-вывода играют большую роль в любой программе, так как их реализация позволяет пользователю получать результаты вычислительного процесса в удобном для него виде.

В Паскале существуют три класса файлов: типизированные, текс­товые и нетипизированные. Файловая система на Паскале наиболее полно использует возможности операционной системы DOS по передаче данных.

 

1. Объявление файла – Assign.

 

Каждому файлу в языке ставится в соответствие файловая переменная определенного типа, поэтому перед началом работы с файлом необходимо установить данное соответствие. Для этого в языке используется процедура

Assign(f, Name : string); {Для Pascal}

AssignFile(f, Name : string); {Для Delphi}

где f - переменная любого файлового типа, а строковое выражение Name содержит полное имя файла, удовлетворяющее требованиям операционной системы Обобщенный вид имени файла выглядит следующим образом:

Диск:\ИмяПодКаталога\. \ИмяПодКаталога\ИмяФайла.

Идентификатор <диск> задается литерой логического устройства от А до Z, и если он опущен, то подразумевается логическое устройство, принятое по умолчанию. Если опущены идентификаторы <ИмяПодКаталога>, то по умолчанию принимается, что файл находит­ся в текущем подкаталоге. Максимальная длина полного имени файла не должна превышать 79 символов.

Процедура Assign всегда предшествует другим процедурам работы с файлами, так как ставит в соответствие конкретному файлу на внешнем устройстве логическую файловую переменную языка, к кото­рой впоследствии будут обращаться все другие файловые процедуры Недопустимо использование процедуры Assign для уже открытого файла. Это значит, что если было назначено имя конкретного набо­ра данных файловой переменной с помощью процедуры Assign, а за­тем этot файл был открыт, то прежде, чем использовать ту же фай­ловую переменную для нового набора данных, необходимо с помощью процедуры Close(см.далее) закрыть этот файл.

 

Удобство использования процедуры Assign (AssignFile) при работе с внешними файлами не ограничивается только дисковыми файлами. Вместо дис­кового файла может выступать любое устройство ввода-вывода: кла­виатура, печать либо дисплей. Единственное отличие от приведен­ного выше описания будет заключаться в использовании параметра Name. В данном случае параметр Name будет содержать символичес­кое имя устройства ввода-вывода, соответствующее стандартным соглашениям операционной системы Следующие символические имена доступны для использования их стандартными файловыми процедура­ми:

con - устройство консоли, для которого вывод осуществляется на экран дисплея, а ввод с клавиатуры. В этом случае Delphi-приложение должно создаваться как Console Application. Стандартные текстовые файлы Input и Output, приведенные в спецификации Interface моду­ля System, при инициализации по умолчанию устанавливаются на ус­тройство CON, что соответствует строкам:

Assign(Input, 'CON'), Reset(Input),

Assign(0utput, 'CON');Rewrite(Output);

После этого все процедуры записи Write и чтения Read работают соответственно с файлами Output и Input.

LPT1, LPT2 и LPT3 - соответствуют трем возможным именам уст­ройств печати, которые поддерживаются операционной системой. Ес­ли к компьютеру подсоединено одно печатающее устройство, то ис­пользуется символическое имя 'LPT1' либо его синоним - 'PRN'. Устройство печати является устройством вывода, поэтому после назначения его файловой переменной типа Text с помощью процедуры Assign открытие такого файла для последующей записи должно осу­ществляться процедурой Rewrite. И хотя в языке предусмотрен соответствующий модуль Printer, стандартно поддерживающий вывод на печать, мы можем привести здесь корректную последовательность команд, позволяющую добиться этого в рамках модуля System.

 

Var

Lst : text;

Begin

Assign(Lst, ‘LPT1’);

Rewrite(Lst);

Write(Lst, 'Печать из модуля System');

close(Lst);

End.

В результате на печать будет выдано сообщение "Печать из модуля System".

СОМ1, COM2 - соответствуют двум устройствам последовательного ввода-вывода, т.е двум последовательным портам связи, которые используются для обмена данными между компьютерами Синонимом имени устройства 'СОМ' может выступать символическое имя 'AUX'

NUL - нулевое устройство, для которого вывод означает "путь в никуда", а при попытке чтения немедленно возникает ситуация кон­ца файла, это устройство очень часто используется с уровня ко­манд операционной системы для запрещения вывода сообщений на эк­ран. Так, например, команда

C:>DIR выдает список файлов текущего каталога на экран, а команда

c:>dir > NUL ничего не выдает на экран, хотя и производит считывание списка файлов с диска.

В языке Паскаль использование такого устройства по символи­ческому имени приводит к подобному эффекту и станет более ясным после того, как мы познакомимся с другими файловыми процедурами.

CRT - устройство текстового ввода-вывода, не поддерживаемое операционной системой и аналогичное по действию устройству CON. Вследствие лучшей реализации это устройство помимо стандартных функций устройства CON поддерживает много полезных дополнитель­ных функций.

Интерпретация любого внешнего устройства как внешнего файла приводит к единообразию процесса передачи данных. На практике это приводит к поразительным эффектам, при перенаправлении пото­ков передачи данных, а также дает возможность использовать стандартный программный аппарат обработки файлов Эта стратегия по­лучила свое полное завершение в Unix-подобных операционных системах.

Итак, процедура Assign позволяет связать любую файловую переменную в программе с конкретным внешним файлом или устройст­вом. Далее рассмотрим общие операции, которые можно производить над всеми внешними файлами независимо от их специфики.

 

2. Открытие файла – Reset, Rewrite.

 

Для работы с файлом после его объявления прежде всего необходимо его открыть. В языке Паскаль предусмотрены для этого две процедуры:

Reset(f : file); - открывает существующий файл;

Rewrite(f : file); - создает и открывает новый файл.

 

При описании обеих процедур параметр <file> означает файловую переменную любого типа. Открытие внешнего файла с помощью проце­дуры Reset в случае его отсутствия на диске может привести к ошибке при выполнении программы. Подобные ошибочные ситуации в операциях ввода-вывода позволяет отслеживать специальная функция IOresult.

Пример. Стандартное открытие файла.

Assign(f,’c:\TSS\TSS85\Vovchik.txt’);

Reset(f);

В Pascal При назначении файловой переменной пустой строки происходит автоматическая ссылка на стандартный файл ввода, что в модуле System соответствует устройству con.С открытием такого файла по­является возможность ввода данных с клавиатуры.

Операционная си­стема устанавливает каждому открываемому файлу так называ­емыйобработчик файлов с определенным номером. Этот обработчик осуществляет операции обмена данными через буфер ввода-вывода. Определение таких обработчиков и их количество на сеанс работы устанавливается при загрузке операционной системы с помощью спе­циальной команды <files>, включенной в файл конфигурации CONFIG.SYS. Например, команда files = 15 в файле config.sys задает воз­можность одновременной работы с 15 пользовательскими файлами, определяет соответствующее количество обработчиков файлов и ре­зервирует для этого необходимые ресурсы.

Имеются некоторые отличия в использовании процедуры Reset при открытии различных типов файлов. В отношении текстовых файлов (тип text) действие процедуры означает открытие файла только для чтения. Для нетипизированных файлов в описание процедуры добав­ляется еще один параметр RecSize типа word, который устанавлива­ет длину записи для функций обмена с файлом. Процедура Reset для нетипизированного файла имеет вид:

Reset(f : file; RecSize : word);

Процедура Rewrite создает и открывает новый файл. Использова­ние этой процедуры требует особого внимания. При попытке создать и открыть новый файл с именем уже существующего на диске набора данных действие процедуры Rewrite сведется к удалению этого на­бора и созданию нового пустого файла с тем же именем. На практи­ке это приводит к потере информации. Реальный выход в таких си­туациях заключается в предварительном создании резервных копий тех файлов, над которыми могут производиться подобные критичес­кие действия.

Rewrite(f);

 

При открытии новых нетипизированных файлов для задания длины записи в описание процедуры Rewrite добавляется дополнительный параметр RecSize типа word. В этом случае процедура имеет вид:

Rewrite(f : file; RecSize : word);

Если процедура Rewrite используется для текстового файла, то к открываемому новому набору данных в дальнейшем могут быть при­менимы только операции записи.

 

3. Закрытие файла - Close.

Операция закрытия файла является логическим окончанием работы с любым открытым файлом. Для этого служит процедура

Close(f : file); {for Pascal}

CloseFile(f : file); {for Delphi}

Использование процедуры Close позволяет устранить связь фай­ловой переменной с внешним файлом,установленную с помощью проце­дуры Assign. Выражаясь языком операционной системы, можно ска­зать, что после обращения к процедуре Close выделенный для дан­ного файла обработчик освобождается для других работ. Этим про­диктовано требование обязательного закрытия файла после оконча­ния работы с ним.

Пример. Полная цепочка команд для создания простого текстово­го файла с именем SVETA.TXT для Pascal:

Var f:text;

Begin

Assign(f, 'Sveta.ТХТ');

ReWrite(f);

Write(f, 'Простой текстовый файл');

Close(f);

End.

4. Переименование и удаление файла – Rename, Erase.

К языковым средствам обслуживания наборов данных необходимо отнести процедуры переименования и удаления неоткрытых файлов. Использование этих процедур не зависит от типа файла.

Процедура Rename(f : file; NewName : string); переименовывает неоткрытый файл f любого типа. Новое имя задает­ся строкой NewName.

Процедура Erase(f : file); удаляет неоткрытый внешний файл любого типа, задаваемый перемен­ной f.

Обе процедуры нельзя использовать для уже открытых файлов. В противном случае могут возникнуть нежелательные последствия со стороны операционной системы. Единственным стандартным шагом пе­ред использованием процедур является установка связи между внеш­ним файлом с конкретным именем и файловой переменной. Операции удаления и переименования осуществляются только для реально су­ществующих файлов, иначе возникает ошибка выполнения программы.

 

Пример для Pascal. Удаление и переименование файла.

Var

f : file;

Ch . char;

St : string;

Begin

Write('Введите имя файла : ');

Readln(St); { чтение имени }

Assign(f, St); { назначить имя файловой переменной }

Wгite('Удалить файл (У), Переименовать(П), Выход(В)');

Readln(Ch);

Case Ch of

'У,'у' : Erase(f); { удаление файла }

'П','п' : begin

Write(‘Введите новое имя файла : ');

Readln(St);

Rename(f, St); { переименование файла }

end;

'В','в' : halt(l);

end; {case}

End.

Типизированные файлы.

К типизированным файлам относятся файлы строго определен­ного типа. Стандартное задание в программе такой файловой пере­менной осуществляется следующим образом:

Type

FileRec = record

…

end;

Var Ft : file of FileRec;

 

1. Длина записи.

Если в текстовых файлах содержимое рассматривается как наборы символов, подготовленные специальным образом с учетом общепринягтых соглашений о представлении текстовой информации, то в типи­зированных файлах их содержимое рассматривается как последова­тельность записей определенного типа. Единицей измерения такого набора данных является сама запись. Длина записи определяется как Sizeof(FileRec).

 

2. Позиционирование записи в файле.

Процедура Seek(f; NumRec: Longint) устанавливает текущую фай­ловую переменную f на запись с номером NumRec; f - файловая переменная для типизированных и нетипизированных наборов данных. При открытии типизированного файла текущая позиция для работы с ним установлена на начало первой записи, которая по принятым соглашениям имеет номер 0, т.е. номер физической записи на еди­ницу меньше номера логической записи. Это небольшое несоответ-

ствие в номерах может служить причиной возникновения ошибок чте­ния-записи, что в результате может привести к нарушению целост­ности важной информации. Положение усугубляется тем, что невер­ное позиционирование на запись с помощью процедуры Seek, как правило, не приводит к каким-либо видимым ошибкам ввода-вывода, на которые всегда можно отреагировать. Исключение составляют си­туации, когда нет доступа к файлу, файл не открыт или назначено позиционирование на несуществующую запись, такие ситуации обра­батываются с помощью функции lOresult.

Типизированные файлы ( в отличие от текстовых) позволяют организовать работу в режиме чтения-записи. Эта возможность играет решающую роль при опреде­лении, каким типам файлов отдать предпочтение для большинства прикладных задач. Информация в типизированных наборах данных представлена в том же виде, как и в памяти машины во время вы­полнения программы, поэтому не надо отслеживать управляющие пос­ледовательности типа конец строки или возврат каретки. Идентифи­кация соответствия типа записи и конкретной физической информа­ции требует незначительной части ресурсов системы.

 

3. Вспомогательные функции FilePos и File Size.

Для работы с файлами прямого доступа используются две специ­альные функции:

FilePos(F) : Longint - возвращает для файла F текущую файловую позицию (номер записи, на которую она установлена) в виде значения типа Longint;

FileSize(F) : Longint - возвращает для файла F его размер (количество записей) в виде значения типа Longint.

Для пустого файла вызов FileSize возвращает значение 0. Лока­лизация ошибок при обращении к внешним носителям для обоих функ­ций производится через lOresult.

Для того чтобы очередная запись могла быть записана в конец типизированного файла, необходимо перевести текущую файловую по­зицию в конец файла. Когда создается новый файл, это происходит автоматически после формирования каждой очередной записи. Если файл ухе создан и файловая позиция, установленная по Seek(), на­ходится где-нибудь в начале файла (FilePos(F) < FileSize(F)), то в конец файла ее позволяет перевести вызов Seek(F, FileSize(F));

В каждом файле число логических и физических записей совпадает, а при позиционировании номер физической записи на единицу меньше номера логической записи.

Пример для Pascal:

Type Klient= record

Number : integer; { номер}

Marka : string[20]; { марка автомобиля }

FIO : string[40]; { фамилия,инициалы владельца }

adres : string[88] { адрес владельца }

end;

Var M : Klient;

F : file of Klient;

Begin

With M do
begin
Number :=43;

Marka :=’Запорожец’;

FIO := ‘Ильин М.И.';

Adres :=’ул. Болтунов, 5'
end;

Assign(f,’RecKl.ttt’);

Rewrite(f);

Write(f);

Close(f);

End.

Контрольные вопросы

 

1. Что такое запись и из чего она состоит?

2. Какие есть способы обращения к полям записи?

3. Перечислите основные действия при работе с файлами.

4. Что такое файловая переменная и как ее использовать?

5. Обязательно ли задавать полное имя открываемого файла (со всем путем к нему)?

6. В чем отличие типизированного файла от нетипизированного?

7. В чем приемущество нетекстовых файлов от текстовых? В каких случаях удобно исползовать те и другие?

 

 

y = sqr(cos((sqr(x)-3*x+10)/(sqr(x)*sqr(x)*sqr(x)*x - sqr(x)*sqr(x)*x + sqr(x)*x+100))