Произвольный доступ: перемещения внутри файла

 

До сих пор мы обсуждали последовательный ввод/вывод, при котором данные читаются или записываются с начала файла и продолжаются до его конца. Часто это все, что требуется программе. Однако, возможно осуществление произвольного ввода/вывода; т.е. читать данные из произвольного положения в файле без необходимости предварительного чтения всего, что находится перед этим местом.

Смещение дескриптора файла является положением внутри открытого файла, начиная с которого будет осуществляться следующая операция чтения или записи. Программа устанавливает смещение с помощью системного вызова:

 

 

Тип (тип смещения) является знаковым целым, представляющим позиции байтов (смещений от начала) внутри файла. На 32‑разрядных системах тип представлен обычно как. Однако, многие современные системы допускают очень большие файлы, в этом случае может быть более необычным типом, таким, как C99 или какой‑нибудь другой расширенный тип. принимает три следующих аргумента.

 

Дескриптор открытого файла.

 

Позиция, в которую нужно переместиться. Интерпретация этого значения зависит от параметра. может быть положительным или отрицательным; отрицательные значения перемещают к началу файла; положительные значения перемещают к концу файла.

 

Описывает положение в файле, относительно которого отсчитывается. См. табл. 4.4.

 

Таблица 4.4. Значения для

 

Именованная константа	Значение	Комментарий
	0	абсолютно, т.е. относительно начала файла
	1	относительно текущей позиции в файле
	2	относительно конца файла.

Большое количество старого кода использует числовые значения, приведенные в табл. 4.4. Однако, любой новый код, который вы пишете, должен использовать символические имена, значение которых более ясно.

Смысл значений и их действие на положение в файле показаны на рис. 4.1. При условии, что файл содержит 3000 байтов и что перед каждым вызовом текущим является смещение 2000 байтов, новое положение после каждого вызова будет следующим.

Рис. 4.1. Смещения для

Отрицательные смещения относительно начала файла бессмысленны; они вызывают ошибку «недействительный параметр».

Возвращаемое значение является новым положением в файле. Поэтому, чтобы получить ваше текущее местоположение в файле, используйте

 

Буква в означает. был введен в V7 Unix, когда размеры файлов были увеличены; в V6 был простой системный вызов. В результате большое количество старой документации (и кода) рассматривает параметр offset как имеющий тип, и вместо приведения к типу довольно часто можно видеть суффикс L в константных значениях смешений:

 

На системах с компилятором стандартного С, где объявлена с прототипом, такой старый код продолжает работать, поскольку компилятор автоматически преобразует 0L из в, если это различные типы.

Одной интересной и важной особенностью является то, что она способна устанавливать смещение за концом файла. Любые данные, которые впоследствии записываются в это место, попадают в файл, но с образованием «интервала» или «дыры» между концом предыдущих данных файла и началом новых данных. Данные в промежутке читаются, как если бы они содержали все нули.

Следующая программа демонстрирует создание дыр. Она записывает три экземпляра в начало, середину и дальний конец файла. Выбранные смешения (строки 16–18, третий элемент каждой структуры) произвольны, но достаточно большие для демонстрации особенности:

 

Строки 27–30 гарантируют, что программа была вызвана правильно. Строки 32–37 открывают именованный файл и проверяют успешность открытия.

Вычисление числа элементов массива в строке 39 использует отличный переносимый трюк число элементов является размером всего массива, поделенного на размер первого элемента. Красота этого способа в том, что он всегда верен: неважно, сколько элементов вы добавляете в массив или удаляете из него, компилятор это выяснит. Он не требует также завершающей сигнальной метки; т.е. элемента, в котором все поля содержат нули, или т.п.

Работа осуществляется в цикле (строки 41–55), который отыскивает смещение байтов, приведенное в каждой структуре (строка 42), а затем записывает всю структуру (строка 49):

 

 

Вот результаты запуска программы:

ch04‑holes peoplelist

ls ‑ls peoplelist

 

echo 81944 / 4096 | bc ‑l

 

Случайно мы знаем, что каждый дисковый блок файла использует 4096 байтов. (Откуда мы это знаем, обсуждается в разделе 5 4.2 «Получение информации о файле». Пока примите это как данное.) Финальная команда bc указывает, что файлу размером 81944 байтов нужен 21 дисковый блок. Однако, опция ‑s команды ls, которая сообщает нам, сколько блоков использует файл на самом деле, показывает, что файл использует лишь 16 блоков![48] Отсутствующие блоки в файле являются дырами. Это показано на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Дыры в файле

 

ЗАМЕЧАНИЕ. не осуществляет непосредственный двоичный ввод/вывод. Это хорошо демонстрирует красоту ввода/вывода с произвольным доступом: вы можете рассматривать дисковый файл, как если бы он был очень большим массивом двоичных структур данных.

На практике сохранение данных путем использования двоичного ввода/вывода является решением, которое необходимо тщательно взвесить. Например, что если предположить, что вам нужно переместить данные на систему, использующую отличный порядок байтов для целых? Или другие форматы чисел с плавающей точкой? Или на систему с другими требованиями выравнивания? Игнорирование подобных вопросов может стать слишком дорогостоящим.

 

 

Создание файлов

 

Как было описано ранее,, очевидно, открывает лишь существующие файлы. Данный раздел описывает, как создавать новые файлы. Есть две возможности: и с дополнительными файлами. Первоначально был единственным способом создания файла, но затем эта возможность была добавлена также и к. Оба механизма требуют указания начальных прав доступа к файлу.