Tiedosto on yhteenkuuluvien tietojen joukko, joka tavallisimmin sijaitsee kiintolevyllä, muistitikulla tai jollakin muulla fyysisellä tietovälineellä.

Transkriptio

1 Tiedostot Tiedosto on yhteenkuuluvien tietojen joukko, joka tavallisimmin sijaitsee kiintolevyllä, muistitikulla tai jollakin muulla fyysisellä tietovälineellä. C-kielessä syöttö ja tulostus kuvataan laiteriippumattomasti abstraktilla tietovirralla (data stream). Tietovirta kuvaa laitteita kuten päätettä, näppäimistöä tai levytiedostoa. 463

2 Tietovirtoja on kahdenlaisia tekstimuotoisia binäärimuotoista 464

3 Tekstitiedostot Tekstitiedosto sisältää ASCII-merkkejä, joista muodostetaan yhtä tekstiriviä kuvaavia jonoja, jotka erotetaan toisistaan rivinvaihtomerkillä '\n' (newline). Rivi voi olla tyhjä, mutta silloinkin perässä on rivinvaihtomerkki (riippuu ympäristöstä: Windows/UNIX, tarvitaanko viimeisen rivin lopussa rivinvaihtomerkkiä). 465

4 Esimerkiksi tekstitiedostosta Tässä<return> on<return> 3 riviä <tiedoston lopetus> Ohjelma näkee tiedoston tietovirtana Tässä\non\n3 riviä<eof> Jokainen rivinvaihto lisää merkin '\n' ja tiedoston loppuun lisätään tunnus EOF (End Of File) merkiksi tiedoston loppumisesta. 466

5 Tekstitiedoston sisältökin on binäärisessä muodossa, mutta ohjelmat tulkitsevat niiden sisällön eri tavalla. Jos tekstitiedostoon talletetaan luku 593, ei lukua talleteta yhtenä binäärilukuna. Luku talletetaan siten että luvun jokainen symboli talletetaan erillisenä merkkinä '5', '9' ja '3'. Merkit talletetaan ASCII-koodeina '53', ' 57' ja '51'. 467

6 Koodit muunnetaan ennen lopullista talletusta binäärisiksi '5' -> > '9' -> > '3' -> > Tiedoston sisältö olisi nyt: <EOF> '5' '9' '3' 468

7 Tekstitiedostoa voidaan käsitellä myös binääritiedostona esimerkiksi kopioitaessa tiedoston sisältö toiseen tiedostoon. Binääritiedostoa ei voi käsitellä tekstitiedostona, tekstiedostojen käsittelyohjelmat eivät osaa tulkita sisältöä oikealla tavalla ja tuloksena on "siansaksaa". Esimerkiksi Unix/Linux -komennolla less voidaan tulostaa valitun tekstitiedoston sisältöä kuvaruudulle. Jos ohjelmalla yrittää avata suoritettavaa ohjelmatiedostoa (=binääritiedosto), ohjelma ilmoittaa käyttäjälle että "tiedosto voi olla binäärimuotoista, katsotaanko kuitenkin?" Tuloksena on tällaista: 469

8 470

9 Tiedostojen käsittely voi olla peräkkäiskäsittelyä, jossa ohjelman on luettava tiedostoa sen alusta alkaen vaikka tarvittava tieto sijaitsisi tiedoston lopussa. suorasaantityyppistä, jolloin on mahdollista hakea tietty paikka tiedostosta, tarvitsematta lukea kaikkea edellä olevaa tietoa. 471

10 Tiedoston käsittelemiseksi ohjelmassa tarvitaan tiedoston osoitin, joka kertoo ohjelmalle tiedoston sijainnin (osoitteen). Tiedoston osoitin viittaa tiedoston kuvaajaan, joka on tyyppiä FILE. FILE -tietorakenne on kuvattu tiedostossa stdio.h. 472

11 FILE -tietorakenne sisältää mm: tiedosto-osoittimen, joka osoittaa tiedostossa paikkaa, johon seuraava tiedostonkäsittelyoperaatio kohdistuu osoittimen puskurialueeseen indikaattoreita, jotka kertovat mm. onko tapahtunut syöttö- tai tulostusvirheitä ja onko tiedosto loppunut Puskurialue on tietoalue (keskusmuistissa), jonne tiedoston tiedot väliaikaisesti tallentuvat tiedostoa luettaessa tai tiedostoon kirjoitettaessa. Puskurialueen käyttö nopeuttaa tiedostojen käsittelyä, koska 473

12 keskusmuisti on nopeampaa kuin esimerkiksi kiintolevy. Tiedoston osoitin -muuttuja määritellään FILE *tiedosto; Ennen kuin tiedostoa voidaan käyttää kirjoittamiseen tai lukemiseen on tiedosto avattava fopen -funktiolla. Avaamisessa tietovirta liitetään ulkoiseen tiedostoon. Yleinen muoto: FILE * fopen (const char tiednimi, const char "moodi"); Esimerkki. Seuraavat lauseet määrittelevät kaksi muuttujaa, jotka ovat osoittimia FILE -tietorakenteeseen ja avaavat tiedostot 474

13 käsittelyä varten. FILE * infilep; FILE * outfilep; intfilep = fopen ( "c:\\data.txt", "r"); outfilep = fopen ( "c:\\results.txt", "w"); Windows/Dos-ympäristössä voidaan tiedoston nimen määrittelyn yhteydessä määritellä koko hakemistopolku ('\'- merkki on kuitenkin annettava kaksinkertaisena '\\'). Unix/Linux ympäristössä hakemistoerotin on '/' ja sitä ei tarvitse antaa kaksinkertaisena. Lisäksi levyasematunnuksia ei ole kuten Windows -maailmassa. 475

14 FILE * infilep; FILE * outfilep; intfilep = fopen ( "Users/ilkka/demot/data.dat", "r"); outfilep = fopen ( "Users/ilkka/demot/results.dat", "w"); Tiedoston osoittimen tyyppi FILE * (huomaa isot kirjaimet), fopen palauttaa osoittimen muistialueeseen, joka toimii puskurina. 476

15 Muuttuja intfilep osoittaa puskurialueeseen, jonne on luettu tekstiä tiedostosta data.txt (tai data.dat). Tiedosto on avattu lukemista varten (r = read). Muuttuja outfilep osoittaa puskurialueeseen, jonne tiedostoon results.txt (tai results.dat) talletettavaksi tarkoitettu teksti ensin talletetaan ja josta se myöhemmin kirjoitetaan tiedostoon, joka on avattu kirjoittamista varten ( w = write ). Tiedostoja käsitellään tämän jälkeen muuttujien intfilep ja outfilep avulla. 477

16 Jos tiedostojen avaus jostakin syystä epäonnistuu, palauttaa fopen arvon NULL. NULL on symbolinen vakio, joka on määritelty stdio.h - kirjastossa, tämä on eri kuin merkkijonon lopetusmerkki '\0' (NUL) Tiedoston c:\\data.txt (tai Users/ilkka/demot/data.dat) avauksen onnistuminen on testattava ennen kuin tiedostoa aletaan käsitellä. if ( infilep == NULL ) printf("virhe tiedoston a:\data.txt avaamisessa\n"); 478

17 Tiedostojen sisällön käsittelyyn vastaavat funktiot kuin tavalliseen I/O-käsittelyyn. tavallinen I/O tiedosto I/O scanf ("%d", &luku); fscanf(infilep, "%d", &luku); printf("luku=%d\n",luku); fprintf(outfilep,"arvo=%d\n",luku); ch = getchar(); ch = fgetc(infilep); putchar(ch); fputc(ch, outfilep); 479

18 Tiedostot on käsittelyn lopuksi suljettava funktiolla fclose. tiedosto voidaan avata myöhemmin samassa ohjelmassa uudelleen, jos tarve vaatii fclose vapauttaa tiedoston puskurialueelle varatun tilan ja kirjoittaa puskurin sisällön tiedostoon, jos tietoa ei vielä ole talletettu. fclose (infilep); fclose (outfilep); 480

19 Tekstitiedoston käsittelyssä voidaan erottaa kolme eri tyyliä merkeittäin: fgetc, fputc riveittäin: fgets, fputs formatoidusti: fscanf, fprintf 481

20 Esimerkkiohjelma, joka kopioi tekstitiedoston #include <stdio.h> #define KOKO 80 int main ( void ) { char inname[koko], outname[koko]; /* nimet */ FILE *inp, *outp; int ch; /* merkin ASCII-koodin lukemiseen */ printf("\nanna kopioitavan tiedoston nimi >"); scanf("%s",inname); if( (inp=fopen(inname, "r")) == NULL){ printf("tiedoston %s avaaminen lukemista varten epäonnistui\n", inname); return 0; } 482

21 printf("\nanna kopiotiedoston nimi >"); scanf("%s", outname); outp = fopen(outname, "w"); for ( ch = fgetc( inp ); ch!= EOF; ch = fgetc ( inp )){ fputc ( ch, outp); } } fclose( inp ); fclose( outp ); printf("\nkopioitiin tiedosto %s tiedostoksi %s\n", inname, outname); return ( 0 ); 483

22 484

23 Tiedoston avauksessa olennaista avausmoodi r avaa olemassa olevan tiedoston lukemista varten w luo uuden tiedoston kirjoitusta varten, jos tiedosto on jo olemassa, tuhoutuu sen vanha sisältö a avaa olemassa olevan tiedoston lisäämistä varten, jos tiedostoa ei ole se luodaan r+ avaa olemassa olevan tiedoston sekä lukemista että kirjoitusta varten w+ avaa tiedoston lukemista ja kirjoittamista varten, jos tiedosto on jo olemassa, tuhoutuu sen vanha sisältö a+ avaa olemassa olevan tiedoston sekä lukemista että lisäämistä varten, jos tiedostoa ei ole niin se luodaan. 485

24 Esimerkkifunktio, joka ylläpitää asiakkaiden tilitietoja tekstitiedostossa tilinumero nimi saldo Suunnittelussa on otettava huomioon miten tiedostossa erotetaan toisistaan tilinumero, nimi, saldo ja miten eri tilirivit erotetaan toisistaan. 486

25 Esiteltävässä ohjelmassa tilinumero erotetaan nimestä välilyönnillä ja nimi erotetaan saldosta välilyönnillä tilirivit erotetaan toisistaan rivinvaihdolla '\n' eli tiedosto on muotoa: Kalle \n91928 Ville \n12001 Liisa \n99999 Erkki 0.000<EOF> #include<stdio.h> void lisaatileja( void ); int main(void){ } lisaatileja(); return 0; 487

26 void lisaatileja ( void ) { int tilinro; char nimi[40]; double saldo; FILE *ptr; if ( ( ptr = fopen ("roskapankki.dat", "a" ) ) == NULL ) printf("\ntiedoston avaaminen epäonnistui\n"); else { do { printf("\nanna tilinumero, nimi, saldo. \n"); printf("anna - 1 tilinumeroksi, kun haluat lopettaa.\n"); printf("\ntilinumero?"); scanf("%d", &tilinro); if ( tilinro < 0 ) break; /* ulos silmukasta */ 488

27 printf("\nnimi? "); scanf("%s", nimi ); printf("\nsaldo? "); scanf("%lf", &saldo); fprintf(ptr, "%d %s %.2lf\n", tilinro, nimi, saldo); }while( 1 ); /* näennäisesti ikuinen silmukka */ fclose( ptr ); } } /* else */ 489

28 490

29 Vastaavasti kun halutaan lukea tekstitiedostosta ja tiedoston tarkka muoto tiedetään, voidaan käyttää funktiota fscanf 491

30 #include<stdio.h> int main(void){ FILE * ptr; int tilinro; double saldo; char nimi[40]; if (( ptr = fopen ("roskapankki.dat", "r" )) == NULL ) printf("\ntiedoston avaaminen avaaminen epäonnistui"); else { printf("%-12s%-13s%s\n","tilinumero", "Nimi","Saldo"); fscanf(ptr, "%d%s%lf", &tilinro, nimi, &saldo); 492

31 while(!feof( ptr)) { printf("%-12d%-13s%9.2lf\n", tilinro, nimi, saldo); fscanf(ptr, "%d%s%lf", &tilinro, nimi, &saldo); } fclose ( ptr ); } /* else */ return 0; } 493

32 494

33 Binääritiedostot Tekstitiedostoja lukiessa ohjelma muuttaa tietovirran merkit tietokoneen sisäiseen binääriesitykseen ja vastaavasti kirjoitettaessa toisinpäin. Usein ohjelmat tuottavat tiedostoja, jotka annetaan suoraan syöttötietona jollekin toiselle ohjelmalle eikä tiedoston sisältöä ole tarkoitus näyttää ihmiselle. Binääritiedostossa tieto talletetaan nimensä mukaisesti binäärisessä eli koneen ymmärtämässä muodossa. 495

34 Esimerkiksi luvun 593 tallettaminen käyttää 4 tavua (32 bittiä ), luku talletetaan binäärilukuna: Vältetään turha muunnos kun käsittely tapahtuu koko ajan binäärisenä. Seuraava ohjelmakoodi luo binääritiedoston "nums.bin", joka sisältää parilliset kokonaisluvut

35 #include<stdio.h> int main(void){ FILE *binfile; int i; binfile = fopen ("nums.bin", "wb"); if(null!= binfile){ for ( i = 2; i <=500; i += 2) fwrite(&i, sizeof(int), 1, binfile); } fclose (binfile); } return 0; 497

36 Ero tekstitiedoston käsittelyyn fwrite-kirjastofunktio Funktiolla fwrite on neljä parametria 1. ensimmäisen kirjoitettavan tietoalkion osoite ( & ) 2. tietoalkion koko ( sizeof ) 3. yhdellä kertaa kirjoitettavien tietoalkioiden lukumäärä ( 1 ) 4. tiedoston osoite, jonne tiedot kirjoitetaan (binfile) 498

37 Jos taulukko score on 10 kokonaisluvun taulukko, kirjoittaisi seuraava lause koko taulukon binfile -osoittimen osoittamaan tiedostoon. fwrite( score, sizeof(int), 10, binfile ); 499

38 Lukemiseen vastaavasti funktio fread, jolla on neljä parametria 1. muuttujan osoite, jonne luettu tieto talletetaan ( & ) 2. luettavan tietoalkion koko (sizeof) 3. yhdellä kertaa luettavien tietoalkioiden maksimi lukumäärä 4. tiedoston osoite, josta tiedot luetaan fread ja fwrite palauttavat luettujen ja vastaavasti kirjoitettujen tietoalkioiden lukumäärän. 500

39 Tiedostotyyppejä ei kannata sekoittaa binäärit luetaan ja kirjoitetaan funktioilla fread ja fwrite tekstitiedostot luetaan ja kirjoitetaan funktioilla fscanf, fprintf sekä fgetc ja fputc 501

40 Suorasaantitiedostot Tiedostojen käsittelyssä suorasaanti mahdollistaa tietueen poimimisen mistä tahansa kohtaa tiedostoa. Suorasaanti perustuu tiedon fyysiseen sijaintikohtaan tiedostossa. Jos tiedostoon sijoitetaan peräkkäin neljä 20 tavun mittaista tietuetta, sijoittuvat ne seuraavasti tietue 2. tietue 3. tietue 4. tietue 502

41 Käsittelyssä olennaista tiedosto-osoitin, joka näyttää kulloisenkin tiedoston fyysisen käsittelykohdan osoittimen siirtoon funktiot fseek ja rewind Suorasaantia käytetään yleensä binääritiedostojen yhteydessä, koska ei tarvitse tehdä muunnoksia. 503

42 Seuraavassa ohjelmassa tehdään suorasaantitiedosto tilikirjanpitoa varten. Oletetaan että kirjanpitoon riittää sadan tietueen tiedosto, jossa jokainen tietue koostuu kentistä int tilinro char sukunimi[15] char etunimi[15] double saldo #include <stdio.h> typedef struct asiakas_s { int tilinro; char sukunimi[15]; char etunimi[15]; double saldo; } Asiakas_t; 504

43 int main (void) { Asiakas_t tyhja = {0, "", "", 0.0 }; FILE * tiedosto; if (( tiedosto = fopen ("saldot.dat", "w")) == NULL ) printf("\ntiedoston avaaminen epäonnistui"); else { fwrite (&tyhja, sizeof(asiakas_t), 100, tiedosto); } fclose(tiedosto); return (0); } 505

44 Edellinen ohjelma loi suorasaantitiedoston "saldot.dat" ( oletushakemistoon ) ja alusti siihen sata tyhjää tietuetta, joita voidaan käyttää asiakastietueina. Seuraavana esiteltävä funktio lisää em. tiedostoon halutulle tilinumerolle ( = tietuenumero ) uudet asiakastiedot. Kirjoituksessa on löydettävä annettua tietueen numeroa vastaava paikka tiedostosta, jonne tiedot talletetaan. Paikka saadaan kaavalla ( tietueen järjestysnumero - 1 ) * tietueen koko Funktiota fseek käyttämällä voidaan käsittelykohta asettaa 506

45 kolmannelle tietueelle tyyppiä Asiakas_t tietovirtaan tiedosto fseek ( tiedosto, ( 3-1 ) * sizeof( Asiakas_t ), SEEK_SET ); Olennaista on huomata, että tiedoston osoitin tarkoittaa eri asiaan kuin tiedosto-osoitin. tiedoston osoitin näyttää käsiteltävän tiedoston tiedosto-osoitin näyttää käsittelykohdan tiedoston sisällä Funktiolla fseek asetetaan käsittelykohta, joka siirtyy yhdellä (Huom. osoitinaritmetiikka!) eteenpäin jokaisen fread -operaation 507

46 seurauksena. Funktion fseek kolmas parametri kertoo alkupisteen, josta siirtymisen laskenta alkaa. Vakion nimi Arvo Alkupiste SEEK_SET 0 Tiedoston alku SEEK_CUR 1 Nykyinen sijainti SEEK_END 2 Tiedoston loppu 508

47 #include <stdio.h> typedef struct asiakas_s { int tilinro; char sukunimi[15]; char etunimi[15]; double saldo; } Asiakas_t; void uusi ( FILE * tiedosto); void LueRoskat(void); int main (void) { int i; FILE * tiedosto; 509

48 if (( tiedosto = fopen ("saldot.dat", "r+")) == NULL ) printf("\ntiedoston avaaminen epäonnistui"); else { for(i=0; i<4;i ++) uusi( tiedosto ); //4 asiakasta talteen } fclose( tiedosto ); } return 0; 510

49 void uusi( FILE *tiedosto ) { Asiakas_t asiakas; int tili; printf("\nanna tilinumero ( 1-100): "); scanf("%d", &tili); lueroskat(); fseek(tiedosto,( tili - 1 ) * sizeof( Asiakas_t), SEEK_SET ); fread( &asiakas, sizeof( Asiakas_t), 1, tiedosto); 511

50 if( asiakas.tilinro!= 0 ) printf("\ntilinumero %d on jo käytössä!\n",asiakas.tilinro); else { printf("\nanna sukunimi, etunimi, saldo >\n"); scanf("%s%s%lf", asiakas.sukunimi, asiakas.etunimi, &asiakas.saldo); lueroskat(); asiakas.tilinro = tili; } fseek(tiedosto,(asiakas.tilinro-1)*sizeof(asiakas_t), SEEK_SET ); fwrite(&asiakas, sizeof(asiakas_t), 1, tiedosto); } void LueRoskat(void){ while(fgetc(stdin)!='\n'); } 512

51 Funktio lukee asiakastietoja binääritiedostosta ja kirjoittaa tiedot tekstimuodossa toiseen tiedostoon. Funktiolla rewind siirretään käsittelykohta tiedoston alkuun. 513

52 void teksti ( FILE *luku) { FILE *kirjoitus; Asiakas_t asiakas; } if( (kirjoitus = fopen ("saldot.dat", "w")) == NULL) printf("\ntiedostoa ei voitu avata\n"); else{ rewind( luku ); fprintf(kirjoitus,"%-6s%-16s%-16s%-10s\n","tili", "Sukunimi","Etunimi","Saldo"); fread (&asiakas, sizeof( Asiakas_t), 1, luku ); while(!feof( luku ) ) { if( asiakas.tilinro!= 0 ) fprintf( kirjoitus, "%-6d%-16s%-16s%10.2lf\n", asiakas.tilinro, asiakas.sukunimi, asiakas.etunimi, asiakas.saldo); fread (&asiakas, sizeof( Asiakas_t), 1, luku ); } } 514

53 Funktiolla ftell saadaan selville tiedosto-osoittimen senhetkinen arvo, tavuina tiedoston alusta. Tämän avulla voidaan laskea esim. montako asiakastietuetta tiedostossa on. #include <stdio.h> typedef struct asiakas_s { int tilinro; char sukunimi[15]; char etunimi[15]; double saldo; } Asiakas_t; 515

54 int main(void){ FILE * tiedosto; int kokotavuina; int tietueidenlukumaara; tiedosto = fopen("saldot.dat", "r"); if( NULL!= tiedosto ){ fseek( tiedosto, 0, SEEK_END ); /* tiedoston loppuun */ kokotavuina = ftell( tiedosto ); tietueidenlukumaara = kokotavuina / sizeof( Asiakas_t ); } printf("\ntiedosto \"saldot.dat\" sisältää %d\n tietuetta\n",tietueidenlukumaara ); fclose( tiedosto ); } return 0; 516

55 517

56 Taulukot ja tiedostot #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define ITEMS 7 int main ( void ) { char filename [85] ="taulukko.dat"; int count; FILE *fileptr; int data[items] = {8, 57, 5, 309, 33, 87, 55 }; int data2[items]={0}; 518

57 if((fileptr = fopen ( filename, "w"))!= NULL){ printf("\nkirjoitan tietoalkioita tiedostoon %s...\n", filename); fwrite ( data, sizeof(data), 1, fileptr ); fclose ( fileptr ); if((fileptr = fopen ( filename, "r"))!= NULL) { printf ("\nluetaan tietoalkioita tiedostosta %s...\n", filename ); fread( &data2, sizeof(data), 1, fileptr ); fclose(fileptr); } printf("\ntaulukon tietoalkiot ovat:\n\n"); for ( count = 0; count < ITEMS; count++) { printf("data2[%d] arvo on %d\n", count, data2[count]); } } } return ( 0 ); 519

58 520