DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE. File. Marco D. Santambrogio Ver. aggiornata al 15 Maggio 2013

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1 File Marco D. Santambrogio Ver. aggiornata al 15 Maggio 2013

2 Obiettivi Alcuni problemi aperti Il main() Allocazione dinamica della memoria Il salvataggio dei dati File File e OS File in C 2

3 3

4 HowTo: compilare ed eseguire Per poter eseguire il nostro programma, bisogna tradurlo in codice macchina Questa operazione viene eseguita dal compilatore (e.g., gcc) Scritto e salvato il file sorgente (e.g., sul Desktop, nel file primo.c), Dobbiamo compilare ed eseguire un programma utilizzando una shell (e.g., bash) $ cd Desktop $ gcc primo.c o exe $./exe 4

5 I comandi da shell $ cd Desktop $ gcc primo.c o exe Cosa vi è di particolare in $ cd Desktop $ gcc primo.c o exe Quale è il comando? cd, gcc Cosa sono Desktop e primo.c? 5

6 Passaggio di parametri al main 6

7 Ma ancora $ cd Desktop $ gcc primo.c o exe Quanti parametri passo a cd? 1: Desktop Quanti parametri passo a gcc? 3: primo.c o exe 7

8 Ma quanti parametri posso passare? 8

9 Vediamo tutti i parametri 9

10 10 I programmi che abbiamo considerato finora. Richiedono di conoscere a priori le dimensioni dei dati da elaborare (es. per un array bisogna sempre specificare la dimensione a tempo di compilazione) Strutture dati statiche Soluzione: strutture dati dinamiche Perdono dati di ingresso, risultati intermedi e risultati finali al termine dell esecuzione Volatilità delle variabili Soluzione: file

11 11 Strutture dati dinamiche Servono per i casi in cui non è possibile stimare a priori la dimensione massima di una struttura dati E possibile allocare la memoria a tempo di esecuzione; il numero massimo di elementi può addirittura variare durante l esecuzione In C vengono realizzate attraverso l uso dei puntatori...non approfondiremo oltre

12 12 Non si deve fare!! int funzione(int vet[], int n){ /*Errore n non e noto a compile time! */ int vettoreausiliario[n]; }

13 13 I file I file sono contenitori di informazioni: sequenze di byte associate ad un nome Ci sono due tipi fondamentali di file: File Binari: sequenza di byte File Testuali: sequenza di caratteri, suddivisi in linee terminate da un carattere di newline; ciascun byte è la codifica ASCII di un carattere alfanumerico (alcuni caratteri possono essere caratteri di controllo non printable) Memorizzati in modo permanente in memoria di massa Necessari come archivio di informazioni persistenti, visto che la memoria di lavoro è invece volatile

14 14 I file e il sistema operativo Gestiti dal sistema operativo (gestione del file system) Risolve la corrispondenza tra nome del file e tracce/settori del disco in cui è memorizzato Invia i comandi al driver del disco (interfaccia di I/O) per leggere da o scrivere su file (trasferimento tra memoria di massa e memoria centrale) Per organizzare in modo conveniente grandi quantità di file, questi sono raccolti in directory (cartelle)

15 15 Identificazione dei file Possono esistere più file con lo stesso nome, purché abbiano una collocazione diversa nell albero dei direttori Pathname: descrive tutto il percorso nell albero dei direttori per raggiungere il file Il direttorio radice (root) assume il nome dell unità disco, che nei PC è C: Es.: il file FILE3 nel direttorio Lisa ha pathname C:\user\lisa\FILE3 I file sono generalmente dotati di attributi Data e ora di creazione o dell ultima modifica Dimensioni espresse in numero di byte Il compito di gestire i file e caricarli nella memoria di lavoro, quando richiesto, è svolto dal sistema operativo

16 16 File e programmi C In C l accesso ai file da parte di un programma avviene tramite le funzioni disponibili nella libreria stdio.h Le funzioni di libreria della stdio.h interagiscono con il sistema operativo per consentire l accesso a file Al loro interno le funzioni di libreria contengono delle chiamate a funzioni di sistema operativo Sfruttano la chiamate al sistema operativo (dette primitive) per creare, cancellare, scrivere, leggere da file

17 17 Uso dei file in ambiente C In ambiente C, per utilizzare un file all interno di un programma è necessario: Aprire un flusso di comunicazione, cioè aprire il file Accedere a file in lettura e/o scrittura Chiudere il flusso di comunicazione, cioè chiudere il file Se un file viene aperto in una certa modalità (binario o testuale): Le operazioni sul file devono essere effettuate in modo congruente, tenendo conto del tipo di file Se creo un file in formato binario devo leggerlo sempre in formato binario

18 18 Apertura di un file 1/2 File * fopen( nome_file, modalità ) è la funzione per l apertura del file riceve in ingresso il nome del file da aprire e il modo in cui lo si vuole aprire restituisce il puntatore al descrittore del file creato Alla chiamata della funzione il sistema operativo crea un nuovo descrittore di file nella tabella dei file aperti inizializza i campi del descrittore restituisce il puntatore a tale descrittore. Questo puntatore rappresenta il nome logico del file, associato al nome fisico indicato come parametro della fopen una volta aperto il file, questo può essere acceduto indicando il solo nome logico

19 19 Apertura di un file 2/2 In un programma C, un file è rappresentato da un puntatore al descrittore del file Un programma C che utilizza un file deve dichiarare una variabile puntatore, ad esempio: FILE *fp; Il programma fa riferimento al file (nel suo complesso) tramite tale variabile (fp) #include <stdio.h> main() { FILE *fp; fp=fopen( ordine.txt, r ) }

20 Flussi di comunicazione standard 20 I file in realtà sono già stati utilizzati prima All inizio dell esecuzione di un programma C vengono automaticamente aperti 3 flussi di comunicazione standard rappresentati da 3 variabili implicite di tipo puntatore a FILE stdin: associato al file che rappresenta il dispositivo di ingresso standard (tastiera) stdout: associato al file che rappresenta il dispositivo di uscita standard (video) stderr: associato al file che rappresenta il dispositivo di uscita standard (video) printf scrive sul file a cui fa riferimento il puntatore stdout scanf legge dal file cui fa riferimento stdin

21 21 Modalità di apertura di un file r sul file sarà possibile eseguire solo operazioni di lettura. Se il file non esiste, la funzione fopen restituisce il codice di errore NULL w sul file sarà possibile eseguire solo operazioni di scrittura ad inizio file Se il file non esiste viene automaticamente creato r+ sul file sarà possibile eseguire sia operazioni di lettura che di scrittura Se il file non esiste, la funzione fopen restituisce il codice di errore NULL w+ sul file sarà possibile eseguire sia operazioni di lettura che di scrittura. Se il file non esiste, viene automaticamente creato, in caso contrario il contenuto preesistente del file viene perso (sovrascrittura) a sul file sarà possibile eseguire solo operazioni di scrittura in coda al file. Se il file non esiste viene automaticamente creato, altrimenti il contenuto preesistente del file non viene perso rb, wb, rb+, wb+, ab+ stesso significato di cui sopra ma per file binari

22 22 Chiusura di un file La chiusura di un file è possibile attaverso la funzione fclose int fclose (FILE *fp) Riceve in ingresso il puntatore del file da chiudere Restituisce 0 se l operazione è andata a buon fine!=0 se non è andata a buon fine Alla chiamata, il sistema operativo chiude il file referenziato dal puntatore assegna al puntatore il valore NULL libera l elemento che conteneva il descrittore del file chiuso

23 Un primo esempio 23

24 24 Gestione degli errori int feof(file *p) Restituisce!=0 se durante la lettura si incontra EOF 0 se non si è incontrata la fine del file Accedere ad un file in una zona oltre la fine del file è considerato errore int ferror(file *p) Restituisce!=0 se durante la lettura non si è verificato errore 0 se si è verificato errore

25 25 Formato dei file e Lettura/scrittura La lettura e la scrittura devono essere operazioni simmetriche dipendono dal tipo di file La struttura delle informazioni inserite in un file sono definite da chi crea il file Se il file è testuale i caratteri letti/scritti possono essere soggetti ad interpretazione Per esempio il carattere ascii 10 indica il comando di a capo Questo carattere non viene letto o scritto ma viene attivato il comando che manda a capo la prossima riga Se il file è binario i caratteri letti/scritti non sono interpretati Quindi se scrivo il carattere con codice ascii 10 in un file binario viene scritto proprio il carattere con codice 10

26 26 Accesso Sequenziale Le operazioni di lettura e scrittura accedono al file in modo sequenziale, e mantengono traccia del punto in cui si è arrivati nella scrittura del file Dopo l apertura, il puntatore è posizionato all inizio del file, dopo si sposta di un numero di byte pari a quelli che sono stati letti (scritti) e trasferiti in (da) memoria centrale Se l apertura di un file è in scrittura, in modalità a (append), allora dopo l apertura il puntatore è posizionato a fine file La funzione feof(fp), indica se il file pointer è posizionato a fine file feof(fp)!= 0 se il file pointer è posizionato a fine file feof(fp) == 0 negli altri casi

27 27 Lettura e scrittura di file testuali 1/2 In un file testuale possono leggere e scrivere Un carattere per volta (fgetc, fputc) Un blocco formattato (fscanf, fprintf) int fgetc (FILE *fp) legge il prossimo carattere dal file specificato come parametro int fputc (int c, FILE *fp) scrive sul file specificato come parametro il carattere specificato come parametro Esistono anche le funzioni getc e putc Hanno lo stesso prototipo e sono equivalenti Hanno una diversa implementazioni

28 28 Lettura e scrittura di file testuali 2/2 int fscanf(file *fp, stringa_controllo, variabili) Ha la stesso effetto della scanf ma legge da file La scanf è la fscanf in un cui fp punta a stdin int fprintf(file *fp, stringa_controllo, variabili) Ha la stesso effetto della printf ma scrive sul file La printf è la fprintf in un cui fp punta a stdout Tutte queste funzioni restituiscono EOF in caso di errore

29 29 Lettura e scrittura di blocchi di byte int fread (void *punt, dim_blocco, num_blocchi, FILE *fp) Legge dal file fp un numero di byte pari a dim_blocco*num_blocchi e li memorizza nell area di memoria puntata da punt Restituisce il numero di byte letti int fwrite (void *punt, dim_blocco, num_blocchi, FILE *fp) Scrive sul file fp un numero di byte pari a dim_blocco*num_blocchi letti dall area di memoria puntata da punt Restituisce il numero di byte scritti

30 30 Accesso diretto ad un byte specifico long int ftell(file *fp) Restituisce il valore dell indicatore di posizione del prossimo byte a cui si può accedere int fseek (FILE *fp, long offset,int refpoint) Sposta l indicatore di posizione del prossimo byte a cui accedere del valore di offset (positivo o negativo) a partire da refpoint Restituisce 0 se l operazione è possibile rewind(file *fp) sposta l indicatore di posizione all inizio del file

31 Creiamo e scriviamo su un file La funzione fputs() scrive la stringa s su stream. 31

32 E se volessimo sfruttare argv? 32

33 33 Legge e mostra a video un file di testo La funzione putchar() scrive il carattere c su stdout.

34 34 Lettura sequenziale di un file #include <stdio.h> main(){ int account; char name[ 30 ]; double balance; FILE *cfptr; /* cfptr = clients.dat file pointer */ Clients.dat cfptr = fopen( "clients.dat", "r" ); if ( cfptr == NULL ) printf( "File could not be opened\n" ); else { printf( "%-15s %-15s %s\n", "Account", "Name", "Balance" ); fscanf( cfptr, "%d%s%lf", &account, name, &balance ); while (!feof( cfptr ) ) { printf( "%-15d%-15s%7.2f\n", account, name, balance ); fscanf( cfptr, "%d%s%lf", &account, name, &balance ); } fclose( cfptr ); } }

35 Fonti per lo studio + Credits Fonti per lo studio Credits Gianluca Palermo

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