Lezione 15. Introduzione

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1 Lezione 15 L elaborazione dei file Introduzione La memorizzazione dei dati nelle variabili e nei vettori è temporanea. I file sono usati per la memorizzazione permanente di grandi quantità di dati. I calcolatori memorizzano i file su dispositivi di memoria secondaria (per esempio dischi). Obiettivo della lezione: Capire come i file di dati possono essere creati, aggiornati ed elaborati dai programmi C. Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 2 Corso Informatica A Allievi Gestionali prof. C. Silvano 1

2 File e stream C vede un file come una sequenza di byte Ogni file termina con un marcatore end-of-file Quando un file viene aperto, vi sarà associato uno stream Gli stream forniscono un flusso di comunicazione tra i file e i programmi L apertura di un file restituisce un puntatore a una struttura FILE (definita in <stdio.h>) Esempi di puntatori a file: stdin - standard input (tastiera) stdout - standard output (schermo) stderr - standard error (schermo) Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 3 File e stream FILE structure File Descriptor (descrittore di file) Indice di un vettore del sistema operativo chiamato Open File Table (Tabella dei file aperti) File Control Block (FCB) Blocco di controllo del file usato dal sistema operativo per amministrare il file. Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 4 Corso Informatica A Allievi Gestionali prof. C. Silvano 2

3 Funzioni di lettura/scrittura dei dati nei file disponibili nella libreria standard fgetc legge un carattere da un file riceve un puntatore a FILE come argomento (file dal quale sarà letto il carattere) fputc scrive un carattere in un file Riceve un puntatore a FILE e un carattere da scrivere come argomenti. fgets legge una stringa da un file fputs scrive una stringa in un file fscanf/fprintf equivalenti a scanf e printf per la lettura/scrittura nei file. Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 5 Lettura e scrittura di caratteri: funzioni fgetc e fputc int fgetc(file *fp) Legge il prossimo carattere dallo stream di input puntato da fp e lo restituisce come valore intero. fgetc(stdin) equivalente a: getchar() legge un carattere da stdin Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 6 Corso Informatica A Allievi Gestionali prof. C. Silvano 3

4 Lettura e scrittura di caratteri: funzioni fgetc e fputc int fputc(int c, FILE *fp) Scrive nello stream di output puntato da fp il carattere che riceve come argomento (memorizzato in c). fputc('a', stdout) equivalente a: putchar('a') scrive il carattere 'a' nello stdout Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 7 Lettura e scrittura di stringhe: funzioni fgets e fputs char *fgets(char *s, int n, FILE *fp) Legge n-1 caratteri dal file puntato da fp e li memorizza nel vettore s, oppure finché non incontra un carattere newline o un indicatore EOF. Alla fine del vettore sarà accodato un carattere NULL di terminazione. Restituisce s se l operazione è stata correttamente eseguita, NULL in caso contrario (ad esempio se è stata incontrata la fine del file e nessun carattere è stato letto). Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 8 Corso Informatica A Allievi Gestionali prof. C. Silvano 4

5 Lettura e scrittura di stringhe: funzioni fgets e fputs int fputs(const char *s, FILE *fp) Scrive sul file puntato da fp il contenuto della stringa puntata da s. (Il carattere \0 terminatore di stringa non viene scritto). Restituisce un EOF se si verifica un errore di scrittura, altrimenti restituirà un valore non negativo. Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 9 Funzione fprintf int fprintf(file *fp, const char *format, ) Equivalente a printf eccetto che l output non sarà visualizzato sullo schermo ma memorizzato nel file puntato da fp - nel modo controllato dalla stringa puntata da format, che specificherà in che modo debbano essere convertiti per l output gli argomenti successivi. Esempio: fprintf(fileptr, %d\n, var); Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 10 Corso Informatica A Allievi Gestionali prof. C. Silvano 5

6 Funzione fscanf int fscanf(file *fp, const char *format, ) Equivalente a scanf eccetto che l input non sarà letto dalla tastiera ma dal file puntato da fp, nel modo controllato dalla stringa puntata da format - che specificherà le sequenze di input ammissibili e in che modo debbano essere convertite per l assegnamento, utilizzando gli argomenti successivi come puntatori agli oggetti che riceveranno l input convertito. Esempio: fscanf(fileptr, %d, &var); Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 11 Creare un file ad accesso sequenziale Il C non impone una struttura ai file Non esistono nozioni di record in un file Il programmatore dovrà fornire le strutture di file per soddisfare le necessità di ogni particolare applicazione. Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 12 Corso Informatica A Allievi Gestionali prof. C. Silvano 6

7 Creare un file ad accesso sequenziale FILE *fp; - crea un puntatore a FILE Durante l elaborazione del file dobbiamo riferirci al file usando il puntatore al file. fp = fopen("myfile.dat", openmode); La funzione fopen apre un file, eventualmente creandolo, e restituisce il puntatore al file specificato. Riceve due argomenti: il nome del file da aprire e la modalità di apertura del file Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 13 Creare un file ad accesso sequenziale fprintf analoga alla printf, eccetto che il primo argomento è un puntatore a FILE (il file in cui i dati saranno scritti) feof(file *fp) ritorna il valore true se il marcatore end-of-file (per indicare che non ci sono più dati da elaborare) è stato impostato per il file specificato. Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 14 Corso Informatica A Allievi Gestionali prof. C. Silvano 7

8 Funzione fopen FILE *fopen(const char *nomefile, const char *modo) Apre il file il cui nome corrisponde alla stringa puntata da nomefile e vi associa uno stream. Restituisce il puntatore al file specificato. L argomento modo punta a una stringa che indica la modalità di apertura del file (per esempio r per aprire il file in lettura). Se il file non viene aperto, ritorna il puntatore NULL Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 15 Modalità di apertura dei file r w a Per aprire in lettura un file già esistente Per creare un file per la scrittura. Se il file esiste già ne elimina il contenuto corrente prima di scrivere i dati. Per aprire un file già esistente in accodamento (in pratica apre o crea un file per scrivere alla fine del file) Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 16 Corso Informatica A Allievi Gestionali prof. C. Silvano 8

9 Modalità di apertura dei file r+ Per aprire in aggiornamento (lettura e scrittura) un file già esistente w+ Per creare un file per aggiornamento. Se il file esiste già ne elimina il contenuto corrente prima di scrivere i dati. a+ Per aprire un file già esistente in lettura e in accodamento (in pratica apre o crea un file per l accodamento: la scrittura sarà eseguita alla fine del file) Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 17 Modalità di apertura dei file Aprire un file con la modalità di apertura scorretta può causare gravi errori. Per esempio, aprire un file già esistente in scrittura (w) quando invece dovrebbe essere aperto in aggiornamento (r+), provocherà l eliminazione del contenuto del file. Consigliabile aprire un file solo in lettura (e non in aggiornamento) quando non dobbiamo modificarne il contenuto, in modo da prevenire una modifica non intenzionale dei contenuti del file. Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 18 Corso Informatica A Allievi Gestionali prof. C. Silvano 9

10 Funzione feof int feof(file *fp) Ritorna un valore diverso da zero (true) se il marcatore end-of-file (per indicare che non ci sono più dati da elaborare) è stato impostato per il file specificato; altrimenti restituisce il valore zero. Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 19 Funzione fclose int fclose(file *fp) Chiude il file puntato da fp. La chiusura del file comporta l assegnamento del valore NULL a fp e il rilascio del descrittore di tipo FILE. Restituisce il valore zero quando il file è stato chiuso con successo e EOF quando sia stato rilevato un errore qualsiasi. Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 20 Corso Informatica A Allievi Gestionali prof. C. Silvano 10

11 Chiusura dei file Nel caso in cui la funzione fclose non sia stata richiamata esplicitamente, il sistema operativo chiude automaticamente tutti i file quando il programma finisce. Consigliabile chiudere ogni file esplicitamente, non appena si è sicuri che il programma non vi farà più riferimento. Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 21 1 /* Fig. 11.3: fig11_03.c 2 Create a sequential file */ 3 #include <stdio.h> 4 5 int main() 6 { 7 int account; 8 char name[ 30 ]; 9 double balance; 10 FILE *cfptr; /* cfptr = clients.dat file pointer */ if ( ( cfptr = fopen( "clients.dat", "w" ) ) == NULL ) 13 printf( "File could not be opened\n" ); 14 else { 15 printf( "Enter the account, name, and balance.\n" ); 16 printf( "Enter EOF to end input.\n" ); 17 printf( "? " ); 18 scanf( "%d%s%lf", &account, name, &balance ); while (!feof( stdin ) ) { 21 fprintf( cfptr, "%d %s %.2f\n", 22 account, name, balance ); 23 printf( "? " ); 24 scanf( "%d%s%lf", &account, name, &balance ); 25 } fclose( cfptr ); 28 } return 0; 31 } Corso Informatica A Allievi Gestionali prof. C. Silvano 11

12 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 ? Leggere i dati da un file ad accesso sequenziale Creare un puntatore a FILE, e associarlo al file da leggere: myptr = fopen("myfile.dat", "r"); Usare fscanf per leggere dal file Analoga a scanf, eccetto che il primo argomento è un puntatore a FILE dal quale i dati saranno letti: fscanf(myptr,"%d%s%f",&myint,&mystring,&myfloa); Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 24 Corso Informatica A Allievi Gestionali prof. C. Silvano 12

13 Leggere i dati da un file ad accesso sequenziale File Position Pointer (puntatore di posizione del file) indica il numero del prossimo byte da leggere/scrivere Non è realmente un puntatore, ma un valore intero (che specifica la locazione del prossimo byte da leggere/scrivere all interno del file) rewind(myptr) - Riposiziona il File Position Pointer all inizio del file (byte 0) puntato da myptr Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 25 1 /* Fig. 11.7: fig11_07.c 2 Reading and printing a sequential file */ 3 #include <stdio.h> 4 5 int main() 6 { 7 int account; 8 char name[ 30 ]; 9 double balance; 10 FILE *cfptr; /* cfptr = clients.dat file pointer */ if ( ( cfptr = fopen( "clients.dat", "r" ) ) == NULL ) 13 printf( "File could not be opened\n" ); 14 else { 15 printf( "%-10s%-13s%s\n", "Account", "Name", "Balance" ); 16 fscanf( cfptr, "%d%s%lf", &account, name, &balance ); while (!feof( cfptr ) ) { 19 printf( "%-10d%-13s%7.2f\n", account, name, balance ); 20 fscanf( cfptr, "%d%s%lf", &account, name, &balance ); 21 } fclose( cfptr ); 24 } return 0; 27 } Account Name Balance 100 Jones Doe White Stone Rich Corso Informatica A Allievi Gestionali prof. C. Silvano 13

14 Modificare i dati in un file ad accesso sequenziale Un file ad accesso sequenziale non può essere modificato senza il rischio di distruggere altri dati. 300 White Jones (dati vecchi presenti nel file) Se dobbiamo cambiare il nome White in Worthington, 300 Worthington White Jones Worthington 0.00ones I dati vecchi sono sovrascritti Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 27 Modificare i dati in un file ad accesso sequenziale Nel modello formattato di input/output con fscanf e fprintf i campi possono cambiare la loro dimensione. Rappresentazione differente nei file o sullo schermo rispetto alla rappresentazione interna. Per esempio: 1, 34, -890 sono tutti int, immagazzinati interamente nello stesso numero di byte, mentre con la funzione fprintf saranno salvati su disco come campi di dimensione differente. Per aggiornare un record non si userà un accesso sequenziale con fprintf e fscanf, ma si preferirà riscrivere l intero file, per aggiornare in modo corretto anche tutti i record successivi. Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 28 Corso Informatica A Allievi Gestionali prof. C. Silvano 14

15 File ad accesso casuale I file ad accesso casuale hanno record di lunghezza fissa ai quali si può accedere in modo diretto (e quindi velocemente) senza passare attraverso gli altri record } byte offsets } 100 bytes } 100 bytes } 100 bytes } 100 bytes } 100 bytes } 100 bytes Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 29 File ad accesso casuale I dati memorizzati in una posizione prefissata possono essere aggiornati o cancellati senza distruggere gli altri dati memorizzati nel file. Nuovi dati possono essere inseriti in una posizione prefissata senza distruggere gli altri dati memorizzati nel file. Nei file ad accesso casuale i dati sono non formattati (memorizzati come "raw bytes") Tutti i dati dello stesso tipo (per esempio int) usano la stessa quantità di memoria. Tutti i record dello stesso tipo hanno una lunghezza prefissata Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 30 Corso Informatica A Allievi Gestionali prof. C. Silvano 15

16 Funzioni di input/output non formattate (accesso per blocchi) E possibile accedere in lettura o scrittura ai dati di un file leggendo o scrivendo un intero blocco di dati. fwrite Trasferisce un numero di byte prefissato da un vettore ad un file. Per esempio: fwrite(&number, sizeof(int), 1, myptr); &number Puntatore al vettore dal quale trasferire i byte. sizeof(int) Numero di byte da trasferire 1 Numero di elementi da trasferire myptr File nel quale trasferire i byte Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 31 Funzioni di input/output non formattate (accesso per blocchi) fread - Trasferisce un numero di byte prefissato da un file ad un vettore. Per esempio: fread(&client, sizeof(struct clientdata), 1, myptr); La funzione fread può essere usata per leggere da un file degli elementi a lunghezza fissa ad un vettore, fornendo come primo argomento il puntatore al vettore e come terzo argomento quanti elementi devono essere letti. Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 32 Corso Informatica A Allievi Gestionali prof. C. Silvano 16

17 Funzione fwrite size_t fwrite(const void *ptr, size_t dimensione, size_t nmemb, FILE *fp) Scrive nel file un massimo di nmemb elementi di dimensione specificata da dimensione, leggendoli dal vettore puntato da ptr. La funzione restituisce il numero di elementi scritti con successo. L indicatore di posizione del file sarà fatto avanzare del numero di caratteri scritti con successo. Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 33 Funzione fread size_t fread(void *ptr, size_t dimensione, size_t nmemb, FILE *fp) Legge dal file un massimo di nmemb elementi di dimensione specificata da dimensione, memorizzandoli nel vettore puntato da ptr. La funzione restituisce il numero di elementi letti con successo. L indicatore di posizione del file sarà fatto avanzare del numero di caratteri letti con successo. Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 34 Corso Informatica A Allievi Gestionali prof. C. Silvano 17

18 Esempi Scrittura di una struct in un file: fwrite(&myobject, sizeof(struct mystruct), 1, myptr); sizeof Restituisce la dimensione in byte dell oggetto contenuto tra parentesi Per scrivere gli elementi di un vettore è necessario passare il puntatore al vettore come primo elemento e il numero di elementi da scrivere come terzo argomento. fwrite(&myarray, sizeof(int), sizeof(myarray), myptr); Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 35 1 /* Fig : fig11_11.c 2 Creating a randomly accessed file sequentially */ 3 #include <stdio.h> 4 5 struct clientdata { 6 int acctnum; 7 char lastname[ 15 ]; 8 char firstname[ 10 ]; 9 double balance; 10 }; int main() 13 { 14 int i; 15 struct clientdata blankclient = { 0, "", "", 0.0 }; 16 FILE *cfptr; if ( ( cfptr = fopen( "credit.dat", "w" ) ) == NULL ) 19 printf( "File could not be opened.\n" ); 20 else { for ( i = 1; i <= 100; i++ ) 23 fwrite( &blankclient, 24 sizeof( struct clientdata ), 1, cfptr ); fclose( cfptr ); 27 } return 0; 30 } Corso Informatica A Allievi Gestionali prof. C. Silvano 18

19 1 /* Fig : fig11_15.c 2 Reading a random access file sequentially */ 3 #include <stdio.h> 4 5 struct clientdata { 6 int acctnum; 7 char lastname[ 15 ]; 8 char firstname[ 10 ]; 9 double balance; 10 }; int main() 13 { 14 FILE *cfptr; 15 struct clientdata client = { 0, "", "", 0.0 }; if ( ( cfptr = fopen( "credit.dat", "r" ) ) == NULL ) 18 printf( "File could not be opened.\n" ); 19 else { 20 printf( "%-6s%-16s%-11s%10s\n", "Acct", "Last Name", 21 "First Name", "Balance" ); while (!feof( cfptr ) ) { 24 fread( &client, sizeof( struct clientdata ), 1, 25 cfptr ); if ( client.acctnum!= 0 ) 28 printf( "%-6d%-16s%-11s%10.2f\n", 29 client.acctnum, client.lastname, 30 client.firstname, client.balance ); 31 } fclose( cfptr ); 34 } return 0; 37 } Acct Last Name First Name Balance 29 Brown Nancy Dunn Stacey Barker Doug Smith Dave Stone Sam Corso Informatica A Allievi Gestionali prof. C. Silvano 19

20 Scrivere i dati in modo casuale in un file ad accesso casuale Per scrivere dei dati in posizioni specifiche di un file è necessario usare la funzione fseek per impostare il File Position Pointer in una posizione specifica e poi usare la funzione fwrite per scrivere i dati. Per esempio: fseek(myptr, offset, symbolic_constant); myptr puntatore al file offset offset da aggiungere alla symbolic_constant symbolic_constant specifica la posizione del file dalla quale partire ad aggiungere l offset Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 39 Funzione fseek int fseek(file *fp, long int offset, int whence) Imposta l indicatore di posizione del file nella posizione calcolata aggiungendo un numero di byte pari a offset alla posizione specificata dall argomento whence, che può assumere i seguenti valori: SEEK_SET inizio file SEEK_CUR locazione corrente nel file SEEK_END fine del file Corso Informatica A - Allievi Gestionali - prof. C. Silvano 40 Corso Informatica A Allievi Gestionali prof. C. Silvano 20

21 1 /* Fig : fig11_12.c 2 Writing to a random access file */ 3 #include <stdio.h> 4 5 struct clientdata { 6 int acctnum; 7 char lastname[ 15 ]; 8 char firstname[ 10 ]; 9 double balance; 10 }; int main() 13 { 14 FILE *cfptr; 15 struct clientdata client = { 0, "", "", 0.0 }; if ( ( cfptr = fopen( "credit.dat", "r+" ) ) == NULL ) 18 printf( "File could not be opened.\n" ); 19 else { 20 printf( "Enter account number" 21 " ( 1 to 100, 0 to end input )\n? " ); 22 scanf( "%d", &client.acctnum ); while ( client.acctnum!= 0 ) { 25 printf( "Enter lastname, firstname, balance\n? " ); 26 fscanf( stdin, "%s%s%lf", client.lastname, 27 client.firstname, &client.balance ); 28 fseek( cfptr, ( client.acctnum - 1 ) * 29 sizeof( struct clientdata ), SEEK_SET ); 30 fwrite( &client, sizeof( struct clientdata ), 1, 31 cfptr ); 32 printf( "Enter account number\n? " ); 33 scanf( "%d", &client.acctnum ); 34 } fclose( cfptr ); 37 } return 0; 40 } 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 Corso Informatica A Allievi Gestionali prof. C. Silvano 21

22 Enter account number? 88 Enter lastname, firstname, balance? Smith Dave Enter account number? 33 Enter lastname, firstname, balance? Dunn Stacey Enter account number? 0 Corso Informatica A Allievi Gestionali prof. C. Silvano 22