Чтение и запись данных
Функции ввода/вывода верхнего уровня позволяют передавать данные различными способами.
Операции чтения и записи в потоках начинаются с текущей. позиции в потоке, идентифицируемой как "file pointer"
(указатель файла) для потока. Указатель файла изменяется после выполнения операции чтения или записи.
Например, если Вы читаете один символ из потока, указатель файла продвигается на 1 байт, так что следующая операция начнется с первого несчитанного символа. Если поток открыт для добавления, указатель файла автоматически позиционируется
на конец файла перед каждой операцией записи.
Поток, связанный с таким устройством, как консольный терминал, не имеет указателя файла. Программы, которые перемещают указатель файла (с помощью функции fseek), будут иметь в этом случае неопределенный результат.
Функции read и write, как и функции ввода/вывода верхнего уровня, начинают выполнение очередной операции с текущей позиции в файле. Текущая позиция изменяется при каждой операции чтения или записи.
Функция eof может быть использована для проверки на конец файла.
Когда происходит ошибка, программы в/в нижнего уровня присваивают код ошибки переменной errno. Можно использовать функцию perror
для печати информации об ошибках в/в. Можно позиционировать указатель файла на определенную позицию в файле, используя функцию lseek. Используя функцию tell, можно определить текущую позицию указателя файла. Устройства типа консольного терминала не имеют указателя файла. Результат функций lseek и tell не определен, если они применяются к дескриптору, связанному с таким устройством.
Динамическое распределение памяти
Библиотека языка Си предоставляет механизм распределения динамической памяти (heap). Этот механизм позволяет динамически (по мере возникновения необходимости) запрашивать из программы дополнительные области оперативной памяти.
Работа функций динамического распределения памяти различается для различных моделей памяти, поддерживаемых системой программирования (смотри первую части книги).
В малых моделях памяти (tiny, small, medium) доступно для использования все пространство между концом сегмента статических данных программы и вершиной программного стека, за исключением 256-байтной буферной зоны непосредственно около вершины стека.
В больших моделях памяти (compact, large, huge) все пространство между стеком программы и верхней границей физической памяти доступно для динамического размещения памяти.
Следующие функции используются для динамического распределения памяти:
Функция | Краткое описание | ||
calloc | выделить память для массива | ||
free | освободить блок, полученный посредством функции calloc,
malloc или realloc | ||
malloc | выделить блок памяти | ||
realloc | переразместить ранее выделенный блок памяти, изменив его размер | ||
sbrk | переустановить адрес первого байта оперативной памяти, недоступного программе (начала области памяти вне досягаемости программы) |
Система программирования MSC предоставляет дополнительно функции:
Функция | Краткое описание | ||
alloca | выделение блока памяти из программного стека | ||
_expand | изменение размера блока памяти, не меняя местоположения блока | ||
_ffree | освобождение блока, выделенного посредством функции fmalloc | ||
_fmalloc | выделение блока памяти вне данного сегмента | ||
_freect | определить примерное число областей заданного размера, которые можно выделить | ||
_fmsize | возвращает размер блока памяти, на который указывает дальний (far) указатель | ||
halloc | выделить память для большого массива (объемом более 64 Кбайтов) | ||
hfree | освободить блок памяти, выделенный посредством функции halloc | ||
_memavl | определить примерный размер в байтах памяти, доступной для выделения | ||
_msize | определить размер блока, выделенного посредством функций calloc, malloc, realloc | ||
_nfree | освобождает блок, выделенный посредством _nmalloc | ||
_nmalloc | выделить блок памяти в заданном сегменте | ||
_nmsize | определить размер блока, на которой указывает близкий (near) указатель | ||
stackavail | определить объем памяти, доступной для выделения посредством функции alloca |
Система программирования ТС
предоставляет дополнительно функции:
Функция |
Краткое описание |
brk |
переустановить адрес первого байта оперативной памяти, недоступного программе (начала области памяти вне досягаемости программы) |
allocmem |
низкоуровневая функция выделения памяти |
freemem |
низкоуровневая функция возврата памяти операционной системе |
coreleft |
узнать, сколько осталось памяти для выделения в данном сегменте |
farcalloc |
выделить блок памяти вне данного сегмента |
farcoreleft |
определить, сколько памяти для размещения осталось вне данного сегмента |
farmalloc |
выделить блок памяти вне данного сегмента |
farrealloc |
изменить размер блока, ранее выделенного функцией farmalloc или farcalloc |
farfree |
освободить блок, ранее выделенный функцией farmalloc или farcalloc |
для системы программирования MSC и в файле alloc.h для системы программирования ТС.
Функции calloc и malloc выделяют блоки памяти, функция malloc выделяет заданное число байтов, тогда как calloc выделяет и инициализирует нулями массив элементов заданного размера.
Функции _fmalloc и _nmalloc
подобны malloc,
за исключением того, что _fmalloc и _nmalloc
позволяют выделить блок байтов в том случае, когда существуют ограничения адресного пространства текущей модели памяти. Функция halloc выполняется аналогично calloc, но halloc
выделяет память для большого массива (больше 64 К).
Функции realloc и _expand
изменяют размер полученного блока.
Функция free (для calloc, malloc
и realloc), функция ffree (для _fmalloc), функция _nfree (для _nmalloc) и функция hfree (для halloc) освобождают память, которая была выделена ранее, и делают ее доступной для последующего распределения.
Функции _freect и _memavl
определяют: сколько памяти доступно для динамического выделения в заданном сегменте; _freect возвращает примерное число областей заданного размера, которые могут быть выделены; _memavl
возвращает общее число байтов, доступных для выделения.
Функции _msize (для calloc, malloc,
realloc и _expand), _fmsize (для _fmalloc) и _nmsize (для _nmalloc) возвращают размер ранее выделенного блока памяти.
Функция sbrk — это функция нижнего уровня для получения памяти. Вообще говоря, программа, которая использует функцию sbrk, не должна использовать другие функции выделения памяти, хотя их использование не запрещено.
Все выше описанные функции распределяли области памяти из общей памяти. Система программирования MSC предоставляет 2 функции, alloca
и stackavail, для выделения памяти из стека и определения количества доступной памяти в стеке.
Другие функции
Функция | Краткое описание | ||
assert | проверка утверждения о состоянии переменных | ||
getenv | получить значение переменной среды (окружения) | ||
perror | напечатать сообщение об ошибке | ||
putenv | изменить значение переменной среды | ||
swab | поменять местами два смежных байта | ||
rand | получить псевдо-случайное
число | ||
srand | инициализация датчика случайных чисел | ||
setjmp | запоминание точки для многоуровневого возврата | ||
longjmp | многоуровневый возврат из функции |
Прототипы всех функций, исключая assert, longjmp и setjmp, описаны в stdiib.h.
Assert — это макроопределение из файла assert.h.
Прототипы функций setjmp и longjmp содержатся в файле setjmp.h.
Программы getenv и putenv предоставляют доступ к таблице среды процесса. Глобальная переменная environ также указывает на таблицу среды, но рекомендуется использование функций getenv
и putenv для доступа и изменения установленной среды вместо обращения к таблице среды напрямую.
Функция perror печатает диагностическое сообщение о последней ошибке, произошедшей при вызове какой-либо библиотечной функции.
Функция swab обычно используется для преобразования данных в формат других компьютеров, где используется иной порядок следования байтов в слове в оперативной памяти.
Форматные преобразования данных
Функция | Краткое описание | ||
atof | преобразование строки, в представляемое ей число типа float | ||
atoi | преобразование строки в число типа int (целое) | ||
atol | преобразование строки в число типа long (длинное целое) | ||
ecvt | преобразование числа типа double в строку | ||
fcvt | преобразование числа типа double в строку | ||
gcvt | преобразование числа типа double в строку | ||
itoa | преобразование числа типа int в строку | ||
ltoa | преобразование числа типа long в строку | ||
ultoa | преобразование числа типа unsigned long в строку |
Система программирования ТС
предоставляет также следующие функции:
Функция | Краткое описание | ||
strtod | преобразование строки в число типа double (покрывает возможности atof) | ||
strtol | преобразование строки в число типа long (покрывает возможности atol) | ||
strtoul | преобразование строки в число типа unsigned long |
Прототипы всех перечисленных функций содержатся в файле stdlib.h. Прототип функции atof содержится, кроме того, в файле math.h.
Функции работы со списком аргументов
Функция | Краткое описание | ||
va_arg | выбрать аргумент из списка | ||
va_end | переустановить указатель | ||
va_start | установить указатель на начало списка аргументов |
Эти макроопределения дают возможность получить доступ к аргументам функции, когда число аргументов переменно.
В системе программирования MSC для совместимости с ОС UNIX System V можно использовать включаемый файл vararg.h, для совместимости со стандартом ANSI на язык Си можно использовать включаемый stdarg.h. В этих файлах содержится две различных версии макроопределений.
В системе программирования ТС доступна только версия stdarg.h.
Функции работы со временем
Функция | Краткое описание | ||
asctime | преобразование времени из структуры (внутренней формы) в символьную строку | ||
ctime | преобразование времени из длинного целого (long int) в строку символов | ||
gmtime | преобразование времени из целого (int) в структуру | ||
localtime | преобразование времени из целочисленного (int) в структуру с локальной поправкой | ||
tzset | установить переменную времени из переменной времени среды |
Система программирования MSC предоставляет дополнительные функции:
Функция | Краткое описание | ||
ftime | получить текущее время системы как структуру | ||
time | получить текущее системное время как
длинное целое (long int) | ||
utime | установить время изменения файла |
Система программирования ТС предоставляет дополнительные функции:
Функция | Краткое описание | ||
difftime | вычислить разность по времени | ||
dostounix | преобразование времени из формате ОС MS-DOS в формат ОС UNIX | ||
getdate | получить системную дату как структуру | ||
getftime | получить системную дату | ||
gettime | получить системное время как структуру | ||
setdate | установить системную дату | ||
setftime | установить системное время | ||
settime | установить системное время | ||
stime | установить системное время | ||
unixtodos | преобразовать время из формата ОС UNIX в формат ОС MS-DOS |
Функции time и ftime
возвращают текущее время как число секунд, прошедших с 1 января 1970 Гринвичского Всемирного времени. Эта величина может быть преобразована, скорректирована и сохранена посредством функций asctime, ctime, gmtime и localtime.
Функция utime устанавливает время модификации для указанного файла, используя текущее время или значение времени, заданное в структуре.
Функция ftime требует включения двух файлов: sys\types.h и sys\timeb.h. Прототип функции ftime содержится в sys\timeb.h.
Функция utime также требует включения двух файлов: sys\types.h и sys\utime.h. Прототип функции utime содержится в файле sys\utime.h.
Прототипы функций dostounix, getdate, gettime, setdate, settime, unixtodos содержатся в файле dos.h.
Прототипы функций getftime и setftime определены в файле io.h.
Прототипы остальных функций работы со временем времени содержатся в файле time.h.
При
использования функции ftime или localtime, чтобы сделать поправку для местного времени, необходимо определить переменную командного языка операционной системы TZ.
Функции вода/вывода нижнего уровня
Функция | Краткое описание | ||
close | закрыть файл | ||
creat | создать файл | ||
dup | создать второй дескриптор (handle) для файла | ||
dup2 | переназначить дескриптор (handle) для файла | ||
eof | проверка на конец файла | ||
lseek | позиционирование указателя файла в заданное место | ||
open | открыть файл | ||
read | читать данные из файла | ||
sopen | открыть файл в режиме разделения | ||
tell | получить текущую позицию указателя файла | ||
write | записать данные в файл |
Система программирования ТС
предоставляет дополнительно следующие функции:
Функция | Краткое описание | ||
_creat | создать файл | ||
creatnew | создать новый файл | ||
creattemp | создать новый файл | ||
_ореn | открыть файл | ||
_read | чтение данных из файла | ||
_write | запись данных в файл |
Нижний уровень ввода и вывода не работает с буферизованными или форматированными данными. Для работы с файлами, открытыми посредством функции нижнего уровня, используется дескриптор файла (handle).
Для открытия файлов используются функции open
и _ореn; В ОС MS/DOC версии 3.0 или выше может быть использована функция sopen для открытия файлов с атрибутами режима разделения файла.
функции нижнего уровня, в отличие от функций верхнего уровня, не требуют включения файла stdio.h. Тем не менее нескольких общих констант, определенных в файле stdio.h, как, например, признак конца файла EOF, могут оказаться полезными. Если программа использует эти константы, необходимо включить файл stdio.h.
Прототипы функций нижнего уровня содержатся в файле io.h.
Функции вода/вывода с консольного терминала и порта
Функции ввода/вывода для консольного терминала выделены в отдельную группу, потому что они используют специфические особенности компьютера IBM/PC (наличие специального видеоадаптера) и не являются переносимыми на другие типы компьютеров.
функция | Краткое описание | ||
cgets | чтение строки с консоли | ||
cprintf | запись данных на консольный терминал по формату | ||
cputs | вывод строки на консольный терминал | ||
getch | чтение символа с консоли | ||
getche | чтение символа с консоли с эхо-печатью | ||
kbhit | проверка нажатия клавиши на консоли | ||
putch | вывод символа на консольный терминал | ||
ungetch | возврат последнего прочитанного символа с консольного символа обратно с тем, чтобы он стал следующим символом для чтения |
Система программирования MSC предоставляет дополнительно функцию cscanf - чтение данных с консоли по формату.
Система программирования ТС
предоставляет дополнительно функцию getpass
- ввод с терминала пароля без эхо-печати
Прототипы функций содержатся в файле conio.h. Устройства: консольный терминал и порт не могут быть открыты или закрыты перед выполнением в/в, поэтому функции fopen и fclose
не вызываются. Функции в/в с
консольного терминала позволяют читать и записывать строки (cgets
и cputs), форматированные данные (cscanf
и cprintf) и символы. Функция kbhit
определяет: было ли нажатие клавиши на консольном терминале. Эта функция позволяет определить наличие символов для ввода с клавиатуры до попытки чтения.
Функции вода/вывода высокого уровня
Функция | Краткое описание | ||
clearerr | очистка флажка ошибки для потока | ||
fclose | закрытие потока | ||
fcloseall | закрытие всех открытых (на верхнем уровне) файлов | ||
fdopen | создание потока для файла, ранее открытого на нижнем уровне, используя дескриптор | ||
feof | проверка на конец потока | ||
ferror | проверка флажка ошибок потока | ||
flush | сброс буфера потока на связанное с ним внешнее устройство | ||
fgetc | чтение символа из потока | ||
fileno | получение дескриптора файла, связанного с потоком | ||
fgetchar | чтение символа из стандартного потока ввода stdin | ||
fgets | чтение строки из потока | ||
flushall | сброс буферов всех потоков | ||
fopen | открытие потока (открыть файл и связать его с потоком) | ||
fprint | запись данных в поток по формату | ||
fputc | запись символа в поток | ||
fputchar | запись символа в стандартный поток вывода stdout | ||
fputs | запись строки в поток | ||
fread | неформатированное чтение данных из потока | ||
freopen | повторное открытие потока в новом режиме | ||
fscanf | чтение из потока по формату | ||
fseek | перемещение указателя файла в заданную позицию | ||
ftell | получение текущей позиции указателя файла | ||
fwrite | неформатированная запись данных в поток | ||
getc | чтение символа из потока (реализуется через макроопределение) | ||
getchar | чтение символа из потока stdin
(версия макро) | ||
gets | чтение строки из потока stdin | ||
getw | чтение двух байтов (по размеру int)
в формате слова из потока | ||
printf | запись данных в поток stdout
по формату | ||
putc | запись символа в поток (версия макро) | ||
putchar | запись символа в поток stdout (версия макро) | ||
puts | запись строки в поток | ||
putw | запись двух байтов (по размеру int)
в формате слова в поток | ||
rewind | установка указателя по файлу на начало файла | ||
scanf | чтение данных из потока stdin по формату | ||
setbuf | управление буферизацией потока | ||
setvbuf | управление буферизацией потока и размером буфера | ||
sprintf | запись данных в строку по формату | ||
sscanf | чтение данных из строки по формату | ||
tempnam | сгенерировать имя временного файла в заданном каталоге | ||
tmpfile | создать временный файл | ||
ungetc | вернуть символ в поток | ||
vfprintf | запись данных в поток по формату | ||
vsprintf | запись данных в строку по формату |
Система программирования MSC дополнительно предоставляет следующие функции:
Функция |
Краткое описание |
rmtemp |
удаление временных файлов, созданных посредством функции tmpfile |
tmpnam |
сгенерировать имя временного файла |
vprintf |
запись данных в поток stdout по формату |
дополнительно предоставляет следующие функции:
Функция |
Краткое описание |
vfscanf vscanf vsscanf |
эти функции подобны функциям fscanf, scanf и sscanf, но принимают как параметр указатель на список аргументов — адресов переменных, которым присваиваются вводимые значения |
Некоторые константы, определенные в stdio.h, могут быть полезны в программе:
константа EOF |
код, возвращаемый как признак конца файла |
константа NULL |
значение указателя, который не содержит адрес никакого реально размещенного в оперативной памяти объекта |
константа BUFSIZ |
определяет размер буфера потока в байтах |
имя типа FILE |
структура, которая содержит информацию о потоке |
Использование системных вызовов операционной системы MS-DOS
Функция | Краткое описание | ||
bdos | вызов системы MS-DOS; используются только регистры DX и AL | ||
dosexterr | получение значений регистров из системы MS-DOS вызовом 59H | ||
FP_OFF | возвращает смещение far-указателя | ||
FP_SEG | возвращает сегмент far-указателя | ||
int86 | вызов прерывания MS-DOS | ||
int86x | вызов прерывания MS-DOS | ||
intdos | системный вызов MS-DOS | ||
intdosx | системный вызов MS-DOS | ||
segread | возвращает текущее значение сегментных регистров |
Прототипы функций и макроопределения содержатся в файле dos.h.
Система программирования MSC предоставляет дополнительно функции:
Функция | Краткое описание | ||
inp | чтение с указанного порта в/в | ||
outp | вывод в указанный порт в/в |
Прототипы функций inp и outp
содержатся в файле conio.h.
Система программирования ТС
предоставляет дополнительно следующие функции:
Функция | Краткое описание | ||
absread | чтение с диска по номеру сектора | ||
abswrite | запись на диск по номеру сектора | ||
bdosptr | вызов системы MS-DOS | ||
country | определение способа записи времени в данной стране | ||
ctrlbrk | установить реакцию на <CTRL/BREAK> | ||
disable | отменить прерывания | ||
enable | разрешить прерывания | ||
freemem | освободить память | ||
getinterrupt | возбудить прерывание | ||
getcbrk | узнать установленную реакцию на <CTRL/BREAK> | ||
getdfree | узнать объем свободного места на диске | ||
getdta | узнать адрес области передачи данных диска | ||
getfat | получить информацию из таблицы размещения файлов | ||
getfatd | получить информацию из таблицы размещения файлов | ||
getpsp | получить сегментный префикс для текущего программного адреса текущего выполняемого процесса | ||
getvect | узнать значение вектора прерывания | ||
getverify | узнать режим проверки записи на диск | ||
harderr | регистрация функции обработки аппаратных ошибок | ||
hardresume | возврат из функции обработки аппаратных ошибок | ||
hardretn | возврат из функции обработки аппаратных ошибок | ||
inport | ввести слово из порта | ||
inportb | ввести байт из порта | ||
intr | аналог функции int86 | ||
keep | зафиксировать программу в памяти | ||
MK_FP | составить far-указатель из компонент | ||
outport | вывести слово в порт | ||
outportb | вывести байт в порт | ||
parsfnm | выделение имени файла из командной строки MS-DOS | ||
peek | получить значение слова по адресу | ||
peekb | получить значение байта по адресу | ||
poke | записать слово в память по адресу | ||
pokeb | записать байт в память по адресу | ||
randbrd | чтение с диска | ||
randbwr | запись на диск | ||
setdta | установить адрес области передачи данных диска | ||
setvect | задать значение вектора прерывания | ||
setverify | включить режим проверки записи на диск | ||
sleep | задержка | ||
unlink | удаление файла |
Прототипы функций и макроопределения содержатся в файле dos.h.
Система программирования ТС предоставляет также следующие функции для обращения к BIOS (базовой подсистеме ввода/вывода операционной системы):
Функция |
Краткое описание |
bioscom |
управление последовательным каналом |
biosdisk |
управление диском |
biosequip |
узнать конфигурацию аппаратуры |
bioskey |
управление клавиатурой |
biosmemory |
узнать объем оперативной памяти |
biosprint |
управление устройством печати |
biostime |
управление BIOS-таймером |
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ БИБЛИОТЕКИ
Ниже приводится краткое описание основных групп функций для быстрой ориентации в библиотеке. При этом вводятся основные понятия, используемые при описании библиотечных функций (в частности, связанные с организацией ввода/вывода). Также указывается, в каком стандартном включаемом (по директиве препроцессора #include) файле содержится описание прототипа функции, относящихся к ней структур данных и констант.
Математические функции
Функция | Краткое описание | ||
abs | нахождение абсолютного значения выражения типа int | ||
acos | вычисление арккосинуса | ||
asin | вычисление арксинуса | ||
atan | вычисление арктангенса х | ||
atan2 | вычисление арктангенса от у/х | ||
cabs | нахождение абсолютного значения комплексного числа | ||
ceil | нахождение наименьшего целого, большего или равного х | ||
_clear87 | получение значения и инициализация слова состояния сопроцессора и библиотеки арифметики с плавающей точкой | ||
_control87 | получение старого значения слова состояния для функций арифметики с плавающей точкой и установка нового состояния | ||
cos | вычисление косинуса | ||
cosh | вычисление гиперболического косинуса | ||
exp | вычисление экспоненты | ||
fabs | нахождение абсолютного значения типа double | ||
floor | нахождение наибольшего целого, меньшего или равного х | ||
fmod | нахождение остатка от деления х/у | ||
_fpreset | повторная инициализация пакета плавающей арифметики | ||
frexp | разложение х как произведения мантиссы на экспоненту 2n | ||
hypot | вычисление гипотенузы | ||
labs | нахождение абсолютного значения типа long | ||
ldexp | вычисление х*2exp | ||
log | вычисление натурального логарифма | ||
log10 | вычисление логарифма по основанию 10 | ||
matherr | управление реакцией на ошибки при выполнении функций математической библиотеки | ||
modf | разложение х на дробную и целую часть | ||
pow | вычисление х в степени у | ||
sin | вычисление синуса | ||
sinh | вычисление гиперболического синуса | ||
sqrt | нахождение квадратного корня | ||
_status87 | получение значения слова состояния с плавающей точкой | ||
tan | вычисление тангенса | ||
tanh | вычисление гиперболического тангенса |
Система программирования MSC предоставляет дополнительно функции:
Функция | Краткое описание | ||
bessel | вычисление функции Бесселя | ||
dieeetomsbin | преобразование плавающего числа двойной точности из IEEE-формата в Microsoft-формат | ||
dmsbintoieee | преобразование плавающего числа двойной точности из Microsoft-формата в IEEE-формат | ||
fieeetomsbin | преобразование числа с плавающей точкой из IEEE-формата в Microsoft-формат | ||
fmsbintoieee | преобразование числа с плавающей точкой из Microsoft-формата в IEEE-формат |
Система программирования ТС
предоставляет дополнительно функции:
Функция |
Краткое описание |
_matherr |
управление реакцией на ошибки при выполнении функций из математической библиотеки |
pow10 |
вычисление десятичной степени |
(ее пользователь может задать сам в своей программе) вызывается любой библиотечной математической функцией при возникновении ошибки. Эта программа определена в библиотеке, но может быть переопределена пользователем, если она необходима, для установки различных процедур обработки ошибок.
Обнаружение ошибок
Когда происходит ошибка в операции с потоком, устанавливается в ненулевое значение флажок ошибки для потока. Можно использовать макроопределение ferror, чтобы определить, произошла ли ошибка.
После каждой ошибки флажок ошибки остается установленным до тех пор, пока не будет сброшен вызовом функции clearerr или rewind.
Операции над файлами
Функция | Краткое описание | ||
access | определение прав доступа к файлу | ||
chmod | изменение прав доступа к файлу | ||
filelength | измерение длины файла | ||
isatty | проверка, является ли устройство символьным | ||
mktemp | генерация уникального имени файла | ||
remove | уничтожение файла | ||
rename | переименование файла | ||
setmode | установить новые значения для параметров файла |
Система программирования MSC предоставляет дополнительно следующие функции:
Функция | Краткое описание | ||
chsize | изменение размера файла | ||
fstat | получение информации о файле | ||
locking | запирает область в файле (работает с версией ОС MS-DOS 3.0 и выше), временно запрещая к ней доступ со стороны других процессов, или отпирает эту область | ||
slat | получение информации о файле | ||
umask | установка маски для выбора режима работы по умолчанию | ||
unlink | удаление файла |
Система программирования ТС
предоставляет дополнительно функции:
Функция | Краткое описание | ||
chmod | изменение прав доступа к файлу | ||
lock | запирает область файла для доступа со стороны других процессов (работает с версией MS-DOS 3.0 и выше) | ||
unlock | отпирает область (работает с версией MS-DOS 3.0 и выше) |
Прототипы функций, за исключением функций fstat
и stat, содержатся в файле io.h; прототипы функций fstat и stat описаны в файле sys\stat.h.
Функции access, chmod, rename, stat и unlink оперируют с файлами, которые задаются через имя пути (pathname) -или через имя файла.
Функции chsize, filelength, isatty, locking, setmode,
fstat работают с уже открытыми файлами, которые определяются дескрипторами (handle) (смотри далее описание функций ввода/вывода нижнего уровня).
Определение класса символов и преобразование символов
Функция | Краткое описание | ||
isalnum | проверка на букву или цифру | ||
isalpha | проверка на букву | ||
isascii | проверка на символ из набора кодировки ASCII | ||
iscntrl | проверка на управляющий символ | ||
isdigit | проверка на десятичную цифру | ||
isgraph | проверка на печатный символ, исключая пробел | ||
islower | проверка на малую букву | ||
isprint | проверка на печатный символ | ||
ispunct | проверка на знак пунктуации | ||
isspace | проверка на пробельный символ | ||
isupper | проверка на заглавную букву | ||
isxdigit | проверка на шестнадцатеричную цифру | ||
toascii | преобразование символа в код ASCII | ||
tolower | проверка и преобразование в малую букву, если заглавная буква | ||
toupper | проверка и преобразование малой буквы в заглавную | ||
_tolower | преобразование буквы в малую (без проверки) | ||
_toupper | преобразование буквы в заглавную (без проверки) |
Все эти функции реализованы как макроопределения, заданные в файле ctype.h
Открытие файлов
Файл должен быть открыт функциями open, sopen или creat до выполнения первой операции ввода или вывода с использованием функций нижнего уровня для этого файла.
Файл может быть открыт для чтения, записи, или для чтения и записи, может быть открыт в текстовом или в двоичном режиме.
Файл fcntl.h должен быть включен при открытии файла, так как содержит определения для флагов, используемых в функции open. В некоторых случаях также должны быть включены файлы sys\types.h и sys\stat.h.
Перечисленные функции возвращают дескриптор файла, который используется при последующих операциях с файлом. При вызове одной из функций открытия файла необходимо возвращаемое функцией значение присвоить целочисленной переменной и потом использовать значение этой переменной, чтобы обращаться к открытому файлу.
Переопределение дескрипторов (handle)
Когда программа начинает выполняться, пять дескрипторов (handle), соответствующих стандартным вводу, выводу, выводу сообщений об ошибках, порту и устройству печати, уже назначены. Пользователь может использовать значения этих дескрипторов при вызове функций ввода/вывода нижнего уровня.
Каждый из этих дескрипторов соответствует одному из стандартных потоков, значения этих дескрипторов таковы:
поток | значение дескриптора | ||
stdin | 0 | ||
stdout | 1 | ||
stderr | 2 | ||
stdaux | 3 | ||
stdprn | 4 |
Можно использовать эти дескрипторы файлов в программе без предварительного открытия этих файлов. Они автоматически открываются при запуске программы.
Так же, как с функциями для потоков, Вы можете использовать перенаправление, чтобы переопределить стандартный ввод и вывод.
Функции dup и dup2
позволяют назначать несколько handle для одного файла; эти функции обычно используются, чтобы связать дополнительные дескрипторы с уже используемыми файлами.
Поиск и сортировка
Следующие библиотечные функции предназначены для поиска и сортировки в массиве:
Функция | Краткое описание | ||
bsearch | выполняет двоичный поиск | ||
lfind | выполняет линейный поиск для заданного значения | ||
lsearch | выполняет линейный поиск для заданного значения, которое добавляется
в массив, если не найдено | ||
qsort | выполняет быструю сортировку |
Прототипы функций содержатся в файле search.h в системе программирования
MSC, в файле stdlib.h в системе программирования ТС.
Работа с каталогами файловой системы
Функция | Краткое описание | ||
chdir | изменение текущего рабочего каталога | ||
getcwd | получить имя текущего рабочего каталога | ||
mkdir | создать новый каталог | ||
rmdir | удаление каталога |
Система программирования ТС предоставляет, кроме перечисленных, следующие функции:
Функция | Краткое описание | ||
findfirst | начало поиска файла по шаблону имени | ||
findnext | продолжение поиска файла по шаблону имени | ||
fnmerge | создание имени файла из отдельных компонент | ||
fnsplit | разбиение имени файла на отдельные компоненты | ||
getcurdir | узнать текущий каталог | ||
getdisk | узнать текущее устройство | ||
searchpath | поиск файла в различных каталогах | ||
setdisk | задать текущее устройство |
В системе программирования MSC прототипы функций содержатся в файле direct.h, в системе программирования ТС прототипы функций содержатся в файле dir.h.
Работа с областями памяти и строками
В стандартной библиотеке есть специальная группа Функций для обработки областей памяти, которые рассматриваются как последовательности байтов.
Если размер области, с которой необходимо работать, задается явно, будем называть такую область буфером.
Другое используемое понятие — строка. Отличие строки от буфера в том, что ее размер задается не явно, а определяется первым встретившимся при просмотре строки слева направо нулевым байтом (имеющим значение '\0'), причем считается, что этот нулевой байт также принадлежит строке.
Для копирования буферов, для присваивания каждому байту в пределах указанного буфера заданного значения и для сравнения содержимого двух буферов предназначены следующие функции:
Функция | Краткое описание | ||
memccpy | копирует символы из одного буфера в другой до тех пор, пока не будет скопирован заданный символ или не будет скопировано определенное число символов | ||
memchr | возвращает указатель на первое вхождение заданного символа в буфере | ||
memcmp | сравнивает указанное число символов из двух буферов | ||
memlcmp | сравнивает указанное число символов двух буферов, считая строчные и прописные буквы эквивалентными | ||
memcpy | копирует указанное количество символов из одного буфера в другой | ||
memset | инициализирует заданным значением указанное количество байтов в буфере | ||
movedata | копирует определенное количество символов из одного буфера в другой, даже когда буфера находятся в разных сегментах |
Прототипы перечисленных функций содержатся в файле memory.h (MSC) и в файлах mem.h и string.h (ТС).
Система программирования ТС
предоставляет дополнительно следующие функции для работы с буферами:
Функция | Краткое описание | ||
memove | копирует указанное количество символов из одного буфера в другой | ||
movmem | копирует указанное количество символов из одного буфера в другой | ||
setmem | инициализирует заданным значением указанное количество байтов в буфере |
Прототипы функций memmove
и movmem содержатся в файлах mem.h и string.h. Прототип функции setmem содержится в файле mem.h.
Для работы со строками существуют следующие библиотечные функции (ТС & MSC):
Функция |
Краткое описание |
strcat |
катенация (склеивание) строк |
strchr |
найти первое вхождение заданного символа в строке |
strcmp |
сравнить две строки |
strcpy |
копировать одну строку в другую |
strcspn |
найти первое вхождение символа из заданного набора символов в строке |
strdup |
дублирование строки |
strerror |
сформировать в строке сообщение об ошибке, состоящее из двух частей: системной диагностики и необязательного добавочного пользовательского сообщения |
stricmp |
сравнить две строки, считая символы нижнего и верхнего регистров эквивалентными |
strlen |
вычислить длину строки |
strlwr |
преобразовать строку в нижний регистр (строчные буквы) |
strncat |
добавить n символов в строку |
strncmp |
сравнение n символов в двух строках |
strncpy |
скопировать n символов из одной строки в другую |
strnicmp |
сравнение n символов двух строк |
strnset |
установить n символов в строке в заданное значение |
strpbrk |
найти первое вхождение любого символа из заданного набора в строке |
strrchr |
найти последнее вхождение заданного символа в строке |
strrev |
инвертировать (перевернуть) строку |
strset |
установить все символы строки в заданное значение |
strspn |
найти первую подстроку из заданного набора символов в строке |
strstr |
найти первую подстановку одной строки (более короткой) в другой |
strtok |
найти следующую точку в строке |
strupr |
преобразовать строку в верхний регистр (заглавные буквы) |
Прототипы всех функций работы со строками содержатся в файле string.h. Все функции работают со строками, завершающимися нулевым байтом ('\0'). Для работы с массивом символов, не имеющим в конце нулевого байта, вы можете использовать функции преобразования буферов, описанные выше.
СТАНДАРТНАЯ БИБЛИОТЕКА ЯЗЫКА СИ
ЧАСТЬ II
СТАНДАРТНАЯ БИБЛИОТЕКА ЯЗЫКА СИ
В языке Си стандартная библиотека более сильно интегрирована с языком по сравнению с другими языками программирования высокого уровня. Без использования функций стандартной библиотеки не может быть написана ни одна серьезная программа на языке Си, в частности потому, что в самом языке Си нет никаких средств ввода/вывода информации.
Стандартную библиотеку функций языка Си можно разделить на две категории: функции, которые имеются в библиотеке любой системы программирования языка Си для различных операционных систем и различных архитектур компьютеров, и функции, которые являются уникальными в рамках какой-либо системы программирования, или обеспечивают доступ к специфическим возможностям конкретной операционной системы, или связаны с конкретной архитектурой компьютера.
Функции первой категории образуют переносимое ядро библиотеки; программы, в которых используются только такие библиотечные функции, могут быть перенесены в другую систему программирования, другую операционную систему и/или на другой тип архитектуры компьютеров с наименьшими затратами. Плата за универсальность и переносимость — невозможность воспользоваться специфическими средствами, предоставляемыми конкретной вычислительной средой.
Функции второй категории предоставляют возможность получить доступ к функциям ядра данной операционной системы, к внутренним структурам данных операционной системы, к регистрам используемых аппаратных устройств. Кроме того, ко второй категории относятся функции, которые добавлены в библиотеку, исходя из вкусовых привязанностей разработчиков конкретной системы программирования — как им видится удобный набор средств для разработки различных алгоритмов (сравните, например, функции setmem и memset). В современных системах программирования Си в рамках общей тенденции к стандартизации такие необоснованные расширения библиотек сокращаются, но в ранних системах программирования разнобой был крайне высок.
К сожалению, наборы функций второй категории не согласованы даже для различных систем программирования в рамках одной операционной системы на одном типе архитектур компьютеров. Четко прослеживается это и на примере систем программирования ТС и MSC. Библиотечные функции, обеспечивающие интерфейс для вызова одной и той же функции операционной системы, могут иметь не только разные параметры, но и разные названия.
Эти несогласованности объясняются, с одной стороны, коммерческими соображениями — стремлением удержать под контролем рынок программного обеспечения, чтобы пользователи, начавшие программировать с использованием одной системы программирования, покупали затем более новые программные продукты той же фирмы, а с другой стороны, поздним появлением стандарта на язык и на его библиотеку и независимости эволюции от версии к версии каждой системы программирования. При этом, надо отметить, происходит постепенное сближение различных систем программирования по мере того, как каждая из них заимствует наиболее ценные идеи у конкурентов. Так, различия между библиотеками более поздних версий систем программирования MSC и ТС отчасти сокращены по сравнению с первыми версиями.
Данную часть книги следует рассматривать в первую очередь как справочник по стандартной библиотеке языка Си двух систем программирования — MSC и ТС — для компьютеров типа IBM PC. Она также будет полезна для разработчиков новых систем программирования Си, поскольку в ней проводится сравнение реализации различных библиотечных функций двух широко распространенных систем программирования.
Из-за ограничений по объему в книгу не вошло описание специальных графических библиотек Си систем программирования MSC и ТС.
Структура описания библиотеки такова: сначала дается краткое описание различных групп функций и вводятся основные
понятия, используемые далее при описании библиотечных функций. Затем приводится полное описание всех функций в алфавитном порядке.
Предпринята попытка дать детальное описание библиотечных функций, приводится описание используемых констант, как они описываются (с помощью директивы препроцессора #define) во включаемых файлах.
Авторы считают, что для эффективной разработки качественного программного обеспечения на языке Си программист должен представлять нижний уровень реализации языка и его стандартной библиотеки. Поэтому иногда дается описание деталей (в частности, связанных с использованием системных вызовов ОС и имен типов, введенных с помощью конструкции typedef), которые часто сознательно замалчиваются в документации по библиотекам.
По нашему мнению, пользователь должен обладать полной информацией, осознавая при этом, с какими проблемами он столкнется при переносе программ в новую версию системы программирования, в новую операционную систему или на компьютер другой архитектуры.
Обозначение ANSI, используемое в полном описании библиотеки, указывает, что отмеченная библиотечная функция включена в стандарт языка Си.
Стандартные потоки: stdin, stdout, stdeir, stdaux, stdprn.
Когда программа начинает выполняться, автоматически открываются пять потоков. Эти потоки — стандартный ввод (stdin), стандартный вывод (stdout), стандартный вывод для сообщений об ошибках (stderr),
стандартный последовательный порт (stdaux) и стандартное устройство печати (stdprn).
По умолчанию стандартный ввод/вывод и стандартный вывод сообщений об ошибках связывается с консольным терминалом.
Назначения по умолчанию для стандартного порта и стандартного устройства печати зависят от конфигурации аппаратуры компьютера; эти потоки обычно связываются с последовательным портом и принтером, но могут быть и не установлены в отдельных системах.
Следующие указатели на структуру типа. FILE определяются в файле stdio.h и могут использоваться в любом месте как указатели потоков:
extern FILE * stdin; — стандартный ввод
extern FILE * stdout; — стандартный вывод
extern FILE * stderr; — стандартный вывод сообщений об ошибках
extern FILE * sidaux; — стандартный порт
extern FILE * stdprn; — стандартное устройство печати
При запуске оттранслированной программы на выполнение можно использовать символы перенаправления в/в из командного языка MS-DOS ( <
, > или >> ) для переопределения стандартного ввода и вывода программы.
Можно переопределить stdin, stdout, stderr, stdaux или stdprn так, что они будут относиться к файлу на диске или устройству. Такие возможности предоставляет функция freopen.
Управление буферизацией потоков
Открытые файлы, для которых осуществляется высокоуровневый ввод/вывод, буферизуются по умолчанию, за исключением потоков stdin, stdout, stderr, stdaux, stdprn.
Потоки stderr и stdaux — не буферизованы. Если к ним применяется функция printf
или scanf, создается временный буфер. Для обоих потоков может задаваться буферизация с помощью функций setbuf
или setvbuf.
Буферизация для потоков stdin, stdout, stdprn выполняется следующим образом: буфер сбрасывается при его заполнении или когда вызванная библиотечная функция ввода/вывода завершает работу.
Использованием функции setbuf или setvbuf можно сделать поток небуферизованным или связать буфер с небуферизованным до этого потоком. Буфера, размещенные в системе, недоступны пользователю, кроме буферов, полученных с помощью setbuf
или setvbuf.
Буфера должны иметь постоянный размер, равный константе BUFSIZ в stdio.h.
Если используется setvbuf, размер буфера устанавливает пользователь. Буфера автоматически сбрасываются при их наполнении, или когда связанный с буфером файл закрывается, или когда происходит нормальное завершение программы.
Можно сбросить буфера в произвольный момент времени, используя функции fflush и flushall. Функция fflush
сбрасывает буфер одного заданного потока, а функция flushall
сбрасывает буфера всех потоков, которые открыты и буферизованы в данный момент.
Управление процессами
Функция | Краткое описание | ||
abort | завершить процесс | ||
execl | выполнить порождаемый процесс со списком аргументов | ||
execle | выполнить порождаемый процесс со списком аргументов и заданным окружением (контекстом имен командного языка операционной системы) | ||
execlp | выполнить порождаемый процесс, используя переменную PATH и список аргументов | ||
execlpe | выполнить порождаемый процесс, используя переменную PATH, заданное окружение и список аргументов | ||
execv | выполнить порождаемый процесс с массивом аргументов | ||
execve | выполнить порождаемый процесс с массивом аргументов и заданным окружением | ||
execvp | выполнить порождаемый процесс, используя переменную PATH и массив аргументов | ||
execvpe | выполнить порождаемый процесс, используя переменную PATH, заданное окружение и массив аргументов | ||
exit | завершить процесс | ||
_exit | завершить процесс без скидывания буферов | ||
signal | управление сигналом прерывания | ||
spawnl | выполнить порождаемый процесс со списком аргументов | ||
spawnle | выполнить порождаемый процесс со списком аргументов и заданным окружением | ||
spawnlp | выполнить порождаемый процесс, используя переменную PATH и список аргументов | ||
spawnlpe | выполнить порождаемый процесс, используя переменную PATH, заданное окружение и список аргументов | ||
spawnv | выполнить порождаемый процесс с массивом аргументов | ||
spawnve | выполнить порождаемый процесс с массивом аргументов и задан ным окружением | ||
spawnvp | выполнить порождаемый процесс, используя переменную PATH и массив аргументов | ||
spawnvpe | выполнить порождаемый процесс, используя переменную PATH, заданное окружение и массив аргументов | ||
system | выполнение команды MS-DOS |
Система программирования MSC предоставляет дополнительно функции:
Функция | Краткое описание | ||
getpid | получить номер процесса | ||
onexit | выполнить функцию при завершении программы |
Термин "процесс" относится к программе, которая выполняется под управлением операционной системы. Процесс состоит из кодов программы и данных, а также информации о состоянии процесса, такой, как число открытых файлов. Где бы ни выполнялась программа на уровне MS-DOS, запускается процесс. Можно запустить, остановить и управлять процессом из программы, используя функции управления процессом. Прототипы всех функций управления процессами объявлены в файле process.h (исключая функцию signal). Прототип функции signal
содержится в файле signal.h. Функции управления процессом позволяют следующее:
1) Узнать уникальный номер процесса (getpid).
2) Завершить процесс (abort, exit, _exit).
3) Управлять сигналами прерывания (signal).
4) Начать новый процесс (разновидности ехес
и spawn функции, system
функция).
Функции abort и _exit
осуществляют немедленное завершение без скидывания буферов потоков, функция exit осуществляет выход после скидывания буферов потоков. Функция system вызывает на выполнение заданную команду MS-DOS. Функции ехес и spawn
создают новый процесс, называемый порождаемым процессом. Разница между функциями ехес и spawn
в том, что spawn способна возвращать управление из порождаемого процесса к его родителю. Оба, и родитель, и порождаемый процесс, размещаются в памяти (если не указан флаг P_OVERLAY).
В функции ехес порождаемый процесс перекрывает порождающий процесс, так что возврат управления в родительский процесс невозможен (если не произошла ошибка во время попытки запуска на выполнение порождаемого процесса).
В таблице описывается способ формирования ехес
и spawn. Имя функции задается в первом поле. Второе поле определяет: используется ли переменная PATH для поиска файла для выполнения, который определяет порождаемый процесс.
Третье поле описывает метод передачи аргументов порождаемому процессу. Передача аргументов списком означает, что аргументы в порождаемый процесс передаются один за одним, в том порядке, как пользователь перечислил их в обращении к функции ехес или spawn. Передача аргументов массивом означает, что аргументы помещаются в массив и указатель на массив передается порождаемому процессу. Передача списком обычно используется, когда число аргументов постоянно и известно заранее, а метод передачи аргументов массивом полезен, когда число аргументов должно быть определено во время работы. Последнее поле определяет: унаследует ли порождаемый процесс от родителя окружение, или оно будет изменено для него.
Таблица 9.1.
функция |
Использование PATH переменной |
Способ передачи аргументов |
Окружение |
execl spawnl |
не использует PATH |
список аргументов |
наследует от родителя |
execle spawnle |
не использует PATH |
список аргументов |
указатель на таблицу окружения (последний аргумент) |
execlp spawnlp |
использует PATH |
список аргументов |
наследует от родителя |
execlpe spawnlpe |
использует PATH |
список аргументов |
указатель на таблицу окружения (последний аргумент) |
execv spawnv |
не использует PATH |
массив аргументов |
наследует от родителей |
execve spawnve |
не использует PATH |
массив аргументов |
указатель на таблицу окружения (последний аргумент) |
execvp spawnvp |
использует PATH |
массив аргументов |
наследует от родителя |
execvpe spawnvpe |
использует PATH |
массив аргументов |
указатель на таблицу окружения (последний аргумент) |
Ввод и вывод
Функции ввода и вывода в стандартной библиотеке Си позволяют читать данные из файлов или получать их с устройств ввода (например, с клавиатуры) и записывать данные в файлы, или выводить их на различные устройства (например, на принтер).
Функции ввода/вывода делятся на три класса:
1) Ввод/вывод верхнего уровня (с использованием понятия "поток").
2) Ввод/вывод для консольного терминала путем непосредственного обращения к нему.
3) Ввод/вывод нижнего уровня (с использованием понятия "дескриптор").
В библиотеке есть также функции для работы с последовательным портом (СОМ), они отнесены условно ко второй группе.
функции ввода/вывода верхнего уровня обеспечивают буферизацию работы с файлами. Это означает, что, когда производится чтение информации из файла или запись информации в файл, обмен информацией осуществляется не между программой и указанным файлом, а между программой и промежуточным буфером, расположенным в оперативной памяти.
Если производится операция записи в файл, то информация из буфера записывается в файл при заполнении буфера или при закрытии файла (или при выполнении каких-то других условий, смотри ниже). Если информация считывается из файла, то она на самом деле берется из буфера, а в буфер информация считывается из файла при открытии файла и впоследствии каждый раз при исчерпании (опустошении) буфера. Буферизация ввода/вывода выполняется автоматически, она позволяет ускорить выполнение программы за счет уменьшения количества обращений к сравнительно медленно работающим внешним устройствам.
Для пользователя файл, открытый на верхнем уровне, представляется как последовательность считываемых или записываемых байтов. Чтобы отразить эту особенность организации ввода/вывода, предложено понятие "поток" (соответствует английскому слову stream). Когда файл открывается, с ним связывается поток, выводимая информация записывается "в поток", считываемая информация берется "из потока".
Когда поток открывается для ввода/вывода, он связывается со структурой типа FILE (имя типа FILE определяется с помощью конструкции typedef
в файле stdio.h). Структура содержит разнообразную информацию о файле. При открытии файла с помощью функции fopen
возвращается указатель на структуру типа FILE. Этот указатель (указатель потока) используется для последующих операций с файлом, пользователь не обязан вникать в способ организации потока, он только должен сохранить полученный указатель и передавать его значение всем библиотечным функциям, используемым для ввода/вывода через этот поток.
Функции в/в верхнего уровня дают возможность для буферизованного форматированного и неформатированного ввода/вывода.
Функции в/в верхнего уровня относятся к числу функций, одинаково реализуемых в различных ОС и на разных компьютерах, с их помощью пользователь имеет возможность писать переносимые программы.
Функции ввода/вывода для консоли и порта распространяют возможности функций ввода/вывода верхнего уровня на этот класс устройств, добавляя новые возможности.
Они позволяют читать или записывать на консоль (терминал) или в порт ввода/вывода (например, порт принтера). Функции в/в с портом читают или записывают данные побайтно. Некоторые дополнительные режимы устанавливаются для в/в с консоли (например: ввод с эхо-печатью символов и без эхо-печати).
Функции в/в для консоли и порта являются уникальными для компьютеров типа IBM/PC.
Функции в/в низкого уровня не выполняют буферизацию и форматирование данных; они позволяют непосредственно пользоваться средствами ввода/вывода операционной системы.
При низкоуровневом открытии файла (при помощи функции open) с ним связывается дескриптор (handle). Дескриптор является целым значением, характеризующим размещение информации об открытом файле во внутренних таблицах системы. Дескриптор используется при последующих операциях с файлом.
Функции в/в нижнего уровня из стандартной библиотеки целесообразно использовать при разработке своей собственной подсистемы ввода/вывода.
Функции в/в нижнего уровня переносимы в рамках некоторых систем программирования Си, в частности относящихся к ОС UNIX.
Высокоуровневое открытие файлов
Функции открытия потока возвращают указатель на тип FILE (этот указатель называют также указателем потока), этот указатель используется при дальнейших обращениях к потоку.
Закрытие файлов
Функция close закрывает открытые файлы. Открытые файлы также автоматически закрываются при неаварийном завершении программы.
Закрытие потоков
Функции fclose и fcloseall
закрывают поток или потоки. Функция fclose
закрывает один заданный поток, fcloseall — все потоки, кроме потоков stdin, stdout, stderr, stdaux, stdprn.
Если программа не выполняет закрытия потоков, потоки автоматически закрываются, когда программа завершается неаварийно. Однако следует закрывать потоки по завершении работы с ними, так как число потоков, которые могут быть открыты одновременно, ограничено.