C είσοδος/έξοδος αρχείων

Η γλώσσα προγραμματισμού C παρέχει μια πρότυπη βιβλιοθήκη με συναρτήσεις για προσπέλαση αρχείων. Αυτές οι συναρτήσεις βρίσκονται στο αρχείο επικεφαλίδας <stdio.h> . Αυτή η συλλογή συναρτήσεων προέρχεται από την βιβλιοθήκη "portable I/Ο package" (=φορητή βιβλιοθήκη συναρτήσεων εισόδου/εξόδου) του Mike Lesk από τα εργαστήρια της Bell αρχές της δεκαετίας του 1970 .

Η λειτουργικότητα εισόδου-εξόδου της C είναι χαμηλού επιπέδου συγκρινόμενη με τα σύγχρονες βιβλιοθήκες. Σήμερα οι λειτουργίες προσπέλασης αρχείων γίνεται με αφαιρετικές δομές ροών δεδομένων (bytes) streams εισόδου ή εξόδου. Σε αντίθεση με ορισμένες μεταγενέστερες γλώσσες προγραμματισμού η γλώσσα C δεν έχει απευθείας δυνατότητα τυχαίας προσπέλασης αρχείων δεδομένων. Για να διαβαστεί η πληροφορία στο κέντρο του αρχείου ο προγραμματιστής θα πρέπει να δημιουργήσει μια ροή δεδομένων (stream) και στην συνέχεια να προσπελάσει το σημείο αυτό.

Το μοντέλο με τις ροές δεδομένων για είσοδο/έξοδο αρχείων έχει χρησιμοποιηθεί στο λειτουργικό σύστημα Unix το οποίο έχει υλοποιηθεί σε γλώσσα προγραμματισμού C. Αρκετά σύγχρονα λειτουργικά συστήματα έχουν κληρονομήσει τις ροές δεδομένων του Unix και πολλές γλώσσες προγραμματισμού της κατηγορίας γλωσσών C έχουν κληρονομήσει την διεπαφή ροών δεδομένων της C (για παράδειγμα η γλώσσα σεναρίων PHP). Η γλώσσα προγραμματισμού C++ στην πρότυπη βιβλιοθήκη χρησιμοποιεί την ιδέα της ροής δεδομένων στο συντακτικό των βιβλιοθηκών όπως της iostream.

Παρουσίαση των συναρτήσεων

Οι περισσότερες συναρτήσεις της C για είσοδο/έξοδο βρίσκονται ορισμένες στο αρχείο επικεφαλίδας stdio.h (cstdio είναι το αρχείο επικεφαλίδας στην C++).

	Χαρακτήρας τύπου Byte	Χαρακτήρας τύπου Wide	Περιγραφή
Πρόσβαση αρχείου	fopen		ανοίγει ένα αρχείο
	freopen		ανοίγει ένα διαφορετικό αρχείο χρησιμοποιώντας την ίδια ροή δεδομένων (stream)
	fflush		συγχρονίζει την έξοδο της ροής δεδομένων με το συγκεκριμένο αρχείο που έχει ανοικτεί
	fclose		κλείσιμο του αρχείου
	setbuf		ορίζει το ενταμιευτή (buffer) για τη συγκεκριμένη ροή δεδομένων (stream)
	setvbuf		ορίζει το ενταμιευτή (buffer) και το μέγεθος της συγκεκριμένης ροής δεδομένων
	fwide		αλλαγή μεταξύ μιας ροής δεδομένων χαρακτήρων wide εισόδου/εξόδου με μια απλή ροή δεδομένων χαρακτήρων byte
Κατευθείαν είσοδος/έξοδος	fread		διάβασμα από το αρχείο
	fwrite		γράψιμο στο αρχείο
Μη φορμαρισμένη είσοδος/έξοδος	fgetc getc	fgetwc getwc	διαβάζει ένα byte/wchar_t από μια ροή αρχείου
	fgets	fgetws	διαβάζει ένα byte/wchar_t συμβολοσειρά (string) από μια ροή αρχείου
	fputc putc	fputwc putwc	γράφει ένα byte/wchar_t σε μια ροή αρχείου
	fputs	fputws	γράφει ένα byte/wchar_t συμβολοσειρά σε μια ροή αρχείου
	getchar	getwchar	διαβάζει ένα byte/wchar_t από το stdin (προκαθορισμένη είσοδος - πληκτρολόγιο συνήθως)
	gets	μη-διαθέσιμη	διαβάζει μια συμβολοσειρά bytes από το stdin (αμφισβητήθηκε η χρήση στη C99, είναι ξεπερασμένη στη C11)
	putchar	putwchar	γράφει ένα byte/wchar_t στο stdout (προκαθορισμένη έξοδος - συνήθως η οθόνη)
	puts	μη-διαθέσιμη	γράφει μια συμβολοσειρά bytes στο stdout
	ungetc	ungetwc	τοποθετεί ένα byte/wchar_t πίσω στη ροή δεδομένων του αρχείου
Φορμαρισμένη είσοδος/έξοδος	scanf fscanf sscanf	wscanf fwscanf swscanf	διαβάζει την φορμαρισμένη είσοδο byte/wchar_t από την προκαθορισμένη είσοδο, ροή δεδομένων αρχείου ή ενταμιευτή - buffer
	vscanf vfscanf vsscanf	vwscanf vfwscanf vswscanf	διαβάζει την φορμαρισμένη είσοδο byte/wchar_t από την προκαθορισμένη είσοδο stdin, ροή δεδομένων αρχείου ή ένα ενταμιευτή - buffer χρησιμοποιώντας μια μεταβλητή λίστα παραμέτρων
	printf fprintf sprintf snprintf	wprintf fwprintf swprintf	τυπώνει φορμαρισμένη byte/wchar_t έξοδο στην προκαθορισμένη έξοδο stdout, ροή δεδομένων ή ένα ενταμιευτή - buffer
	vprintf http://code-reference.com/c/stdio.h/vfprintf vfprintf] vsprintf vsnprintf	vwprintf vfwprintf vswprintf	τυπώνει την φορμαρισμένη έξοδο byte/wchar_t στην προκαθορισμένη έξοδο stdout, ροή δεδομένων ή ένα ενταμιευτή - buffer χρησιμοποιώντας μεταβλητή λίστα παραμέτρων
Θέση αρχείου	ftell		επιστρέφει την τωρινή θέση αρχείου
	fgetpos		παίρνει το δείκτη θέσης αρχείου
	fseek		μετακίνηση του δείκτη θέσης αρχείου σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία στο αρχείο
	fsetpos		αλλαγή του δείκτη θέσης αρχείου σε μια συγκεκριμένη θέση στο αρχείο
	rewind		μετακίνηση του δείκτη θέσης αρχείου στην αρχή του αρχείου
Διαχείριση λαθών	clearerr		καθαρισμό όλων των μηνυμάτων λαθών
	feof		έλεγχος για τέλος αρχείου
	ferror		έλεγχος για σφάλμα αρχείου
	perror		εμφάνισε την συμβολοσειρά που περιγράφει το σφάλμα στην προκαθορισμένη έξοδο λαθών stderr
Operations on files	[hhttp://code-reference.com/c/stdio.h/remove remove]		σβήσιμο ενός αρχείου
	rename		μετονομασία αρχείου
	tmpfile		επιστρέφει ένα δείκτη στο προσωρινό αρχείο
	tmpnam		επιστρέφει ένα μοναδικό όνομα αρχείου

Σταθερές

Οι σταθερές οι οποίες είναι ορισμένες στο αρχείο επικεφαλίδας stdio.h περιέχουν:

Όνομα	Σημειώσεις
EOF	ένας αρνητικός ακέραιος τύπου int ο οποίος χρησιμοποιείται για να δείξει την συνθήκη τέλους αρχείου (end-of-file EOF)
BUFSIZ	ένας ακέραιος ο οποίος δείχνει το μέγεθος του ενταμιευτή - buffer ο οποίος χρησιμοποιείται από την συνάρτηση setbuf()
FILENAME_MAX	το μέγεθος του πίνακα τύπου char ο οποίος είναι αρκετά μεγάλος για να αποθηκεύσει το κάθε όνομα αρχείου το οποίο δύναται να ανοιχθεί
FOPEN_MAX	ο αριθμός των αρχείων τα οποία μπορούν να ανοίξουν συγχρόνως - τουλάχιστον 8 πρέπει να είναι η τιμή
_IOFBF	συντομογραφία του "input/output fully buffered" (είσοδος/έξοδος συνεχή με χρήση ενταμιευτή-buffer) - είναι ένας ακέραιος αριθμός ο οποίος περνάει ως παράμετρος στην συνάρτηση setvbuf() ώστε να γίνει αίτημα για block buffered (με μπλοκ ενταμιευτή) εισόδου για μια ανοικτή ροή δεδομένων (stream)
_IOLBF	μια συντομογραφία για το "input/output line buffered" (γραμμή εισόδου/εξόδου ενταμιευτή) - είναι ένας ακέραιος αριθμός ο οποίος μπορεί να περάσει ως παράμετρος στη συνάρτηση setvbuf() για να γίνει αίτημα line buffered (γραμμής ενταμιευτή) εισόδου και εξόδου για μια ανοικτή ροή δεδομένων (stream)
_IONBF	μια συντομογραφία του "input/output not buffered" (είσοδος/έξοδος χωρίς ενταμιευτή-buffer) - είναι ένας ακέραιος αριθμός ο οποίος μπορεί να περάσει ως παράμετρος στην συνάρτηση setvbuf() για να γίνει αίτημα unbuffered (χωρίς ενταμιευτή) εισόδου/εξόδου για μια ανοικτή ροή δεδομένων (stream)
L_tmpnam	το μέγεθος ενός πίνακα τύπου char ο οποίος είναι αρκετά μεγάλος για να αποθηκεύει το προσωρινό όνομα αρχείου που δημιουργείται από την συνάρτηση tmpnam()
NULL	ένα μάκρο σε μια κενή σταθερά "null pointer" - είναι μια σταθερά που αντιπροσωπεύει ένα δείκτη οποίος σε καμία περίπτωση δεν είναι αντικείμενο μέσα στην μνήμη του υπολογιστή
SEEK_CUR	ένας ακέραιος ο οποίος μπορεί να περάσει ως παράμετρος στη συνάρτηση fseek() για να γίνει αίτημα σχετικής θέσης στο αρχείο από την τωρινή θέση
SEEK_END	ένας ακέραιος ο οποίος μπορεί να περάσει ως παράμετρος στην συνάρτηση fseek() για να γίνει αίτημα σχετικής θέσης σε σχέση με το τέλος του αρχείου
SEEK_SET	ένας ακέραιος ο οποίος μπορεί να περάσει ως παράμετρος στην συνάρτηση fseek() για να γίνει αίτημα σχετικής θέσης σε σχέση με την αρχή του αρχείου
TMP_MAX	ο μέγιστος αριθμός μοναδικών ονομάτων που μπορούν να δημιουργηθούν από την συνάρτηση tmpnam() - η τιμή πρέπει να είναι τουλάχιστον 25

Μεταβλητές

Οι μεταβλητές οι οποίες ορίζονται στο αρχείο επικεφαλίδας stdio.h περιέχουν:

Όνομα	Σημειώσεις
stdin	ένας δείκτης σε ένα αρχείο FILE το οποίο αναφέρεται στην προκαθορισμένη είσοδο του συστήματός (συνήθως είναι το πληκτρολόγιο).
stdout	ένας δείκτης σε ένα αρχείο FILE το οποίο αναφέρεται στην προκαθορισμένη έξοδο του συστήματός (συνήθως είναι το τερματικό της οθόνης).
stderr	ένας δείκτης σε ένα αρχείο FILE το οποίο αναφέρεται στην προκαθορισμένη έξοδο σφαλμάτων του συστήματός (συνήθως είναι το τερματικό της οθόνης).

Τύποι δομών δεδομένων

Δομές δεδομένων οι οποίες ορίζονται μέσα στο αρχείο επικεφαλίδας stdio.h περιέχουν:

• FILE - μια δομή δεδομένων η οποία περιέχει πληροφορίες για το αρχείο ή την ροή δεδομένων (κειμένου) που χρειάζεται για να γίνουν οι λειτουργίες εισόδου εξόδου:
  • μια περιγραφή του αρχείου
  • θέση μέσα της ροής δεδομένων
  • επισήμανση τέλους αρχείου (end-of-file)
  • επισήμανσης λάθους
  • δείκτης στην ροή δεδομένων του buffera
• fpos_t - μια δομή η οποία δεν έχει την μορφή πίνακα η οποία έχει την δυνατότητα να αναγνωρίζονται οι θέσεις του κάθε byte μέσα στο αρχείο.
• size_t - ένας ακέραιος χωρίς πρόσημο (unsigned integer) ο οποίος περιέχει το αποτέλεσμα της συνάρτησης sizeof.

Παράδειγμα

Ο παρακάτω κώδικας προγραμματισμού στην γλώσσα C ανοίγει ένα δυαδικό αρχείο myfile, διαβάζει πέντε bytes, τα εμφανίζει στην οθόνη και στην συνέχεια κλείνει το αρχείο.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> // για ορισμούς των EXIT_FAILURE και EXIT_SUCCESS

int main(void) {
    char buffer[5] = {0};  /* αρχικοποίηση του πίνακα με μηδενικά */
    int i, rc;
    FILE *fp = fopen("myfile", "rb");

    if (fp == NULL) {
        // το λάθος αυτό παρουσιάζεται όταν δεν υπάρχει το αρχείο myfile
        perror("Λάθος στο άνοιγμα του αρχείου \"myfile\"");
        // το μήνυμα που εμφανίζεται συμπληρωμένο από την perror είναι:
        // "Λάθος στο άνοιγμα του αρχείου "myfile": No such file or directory"
        return EXIT_FAILURE;
    }

    for (i = 0; (rc = getc(fp)) != EOF && i < 5; buffer[i++] = rc) { }
        
    fclose(fp);

    if (i == 5) {
        puts("Τα παρακάτω bytes διαβάστηκαν...");
        printf("%x %x %x %x %x\n", buffer[0], buffer[1], buffer[2], buffer[3], buffer[4]);
    } 
    else
        // το σφάλμα αυτό παρουσιάζεται όταν το αρχείο είναι μικρότερο από 5 bytes
        fputs("Ένα σφάλμα προέκυψε στο διάβασμα του αρχείου.\n", stderr);

    return EXIT_SUCCESS;
}

Άλλες πηγές

• stdio.h on Coding Programmer Page / C Library Reference and Examples (en)