Цель работы: получить практические навыки решения задач с использованием двоичных файлов на языке С++. Теоретические сведения Cохранение данных в двоичных файлах Сохранение в двоичных файлах данных стандартных типов. Для того, чтобы открыть двоичный файл, необходимо задать режим доступа ios::binary (в некоторых компиляторах С++ - ios::bin). Двоичные файлы более компактны и в некоторых случаях более удобны для обработки. Для создания выходного файла создают объект
ofstream out_fil (”Outfil.dat”,ios::out | ios::binary); if (! out_fil) { cerr << ”Error: Outfil.dat” << endl; exit(1); }
Для того, чтобы открыть существующий двоичный файл для чтения, нужно создать объект
ifstream in_fil (”Infil.dat”, ios::in | ios::binary); if (! in_fil) { cerr << ”Error: Infil.dat” << endl; exit(2); }
К сожалению, созданные объекты in_fil и out_fil не слишком приспособлены для работы с двоичными файлами и требуют некоторых дополнительных действий, необходимых для корректной работы. Пример 16.1. Запись значения типа double в двоичный файл.
# include <fstream> # include <iostream> using namespace std; # include <stdlib.h> class bin_outstream:public ofstream { public: bin_outstream(const char *fn): ofstream(fn, ios::out | ios::binary){} void writeOurDate(const void*, int); ofstream &operator<< (double d) { writeOurDate(&d, sizeof(d)); return *this; } }; int main() { bin_outstream bin_out(”B_out.dat”); if (! bin_out) { cerr << ”Unable to write to B_out.dat” << endl; exit(1); } double d = 5.252; bin_out << d; bin_out << d*d; d = 5.2E-5; bin_out << d; return 0; } void bin_outstream::writeOurDate(const void *Ptr, int len) { if (! Ptr) return; if (len<=0) return; write((char*)Ptr, len);
Пример 16.2. Чтение значений типа double из двоичного файла.
# include <fstream> # include <iostream> using namespace std; # include <stdlib.h> class bin_instream: public ifstream { public: bin_instream(const char *fn): ifstream(fn, ios::in | ios::binary){} void readOurDate(void*, int); bin_instream &operator>>(double &d) { readOurDate(&d, sizeof(d)); return *this; } }; int main() { bin_instream bin_in(”B_in.dat”); if (! bin_in) { cerr << ”Unable to open B_in.dat” << endl; exit(1); } double d; long count = 0; bin_in>>d; while (! bin_in.eof()) { cout << ++count << ”:’ << d << endl; bin_in>>d; } return 0; } void bin_instream:: readOurDate(void *p, int len) { if (! p) return; if (len <= 0) return; read((char*)p, len); }
Для работы с файловыми потоками любого из стандартных типов, нужно перегрузить операторы ввода и вывода под требуемый тип данных или воспользоваться шаблоном класса, задаваемым с помощью ключевого слова template. Сохранение в двоичных файлах данных, имеющих тип, создаваемый пользователем. Иногда возникает необходимость сохранить в файле данные, структура которых задается программистом. В этих случаях задают класс, содержащий данные и функции, перегруженные операторы ввода и вывода под эти данные.
Пример 16.3. Объявим структуру
struct mountine { char name[20]; //название горы int altitude; //высота над уровнем моря int complicate; //сложность }; mountine mount;
Для сохранения информации в двоичном файле выполняют следующее:
ofstream fil_out(”mountines.txt”, ios_base::app); fil_out << mount.name << ” ” << mount.altitude << ’ ’ << mount.complicate << ”\n”;
Для сохранения той же информации в двоичном файле выполняют следующее:
ofstream fil_out(”mountines.dat”, ios_base::app | ios_base::bynary); fil_out.write((char *) &mount, sizeof(mountine));
Метод write копирует указанное число байтов (в данном случае – sizeof(mountine)) в файл из памяти ЭВМ. Несмотря на то, что сохранение данных происходит в двоичном файле, адрес переменной преобразуется к указателю на тип char. Для чтения данных из двоичного файла используют метод read:
ifstream fil_in(”mountines.dat”, ios_base::binary); fil_in.read((char *) &mount, sizeof(mountine));
При записи или чтении классов, не содержащих виртуальных функций, можно использовать тот же самый подход. Чтобы сделать класс потоковым, нужно перегрузить операторы << и >>:
friend ostream &operator<<(ostream &, AnyClass &); friend istream &operator>>(istream &, AnyClass &);
Произвольный доступ к элементам файлов Файловый указатель. Каждый файл имеет два связанных с ним значения: указатель чтения и указатель записи, по-другому называемые файловым указателем или текущей позицией. При последовательном доступе к элементам файлов перемещение файлового указателя происходит автоматически. Но иногда бывает нужно контролировать его состояние. Для этого используются следующие функции: seekg() – установить текущий указатель чтения; tellg() – проверить текущий указатель чтения; seekp() – установить текущий указатель записи; tellp() – проверить текущий указатель записи. Организация доступа к элементам двоичных файлов. Благодаря наличию файлового указателя, в двоичных файлах допустим произвольный доступ к их элементам, который можно реализовать с помощью перегруженных функций – элементов, унаследованных из класса istream:
istream &seekg(streampos)
или
istream &seekg(streamoff, ios::seek_dir);
Типы данных streampos и streamoff эквивалентны значениям типа long, но использовать long в явном виде не рекомендуется из-за неоднозначности работы различных компиляторов. Поэтому их определяют как typedef long streampos; typedef long streamoff; Первая из перегруженных форм функции seekg позиционирует входной поток на заданном байте, вторая – на смещении относительно одной из трех позиций, определенных значением константы ios::seek_dir (табл.) Таблица1 Константа значение описание beg 0 поиск от начала файла cur 1 поиск от текущей позиции файла end 2 поиск от конца файла Для позиционирования внутреннего указателя файла для выходных потоков используют перегруженные функции выходных файловых потоков, унаследованных из класса ostream:
ostream &seekp(streampos); ostream &seekp(streamoff, ios::seek_dir);
Пример 16.4. В двоичном файле, содержащем целые числа, заменить максимальное значение файла суммой его четных элементов.
#include <fstream> #include <iostream> using namespace std; # include <stdlib.h> class bin_stream:public fstream { public: bin_stream(const char *fn): fstream(fn, ios::out | ios::in | ios::binary) {} void doneOurDate(const void*, int, int); bin_stream &operator<<(int d) { doneOurDate(&d, sizeof(d),0); return *this; } bin_stream &operator>>(int &d) { doneOurDate(&d, sizeof(d),1); return *this; } }; int main() { int i, d, max, i_max, sum_even = 0; randomize(); bin_stream bin_out(”Bin.dat”); if (!bin_out) { cerr << ”Unable to write to Bin.dat” << endl; exit(1); } for (i = 0; i < 10; i++) { d = random(100); bin_out << d; if (d % 2 == 0) sum_even += d; } bin_out.seekp(0, ios::beg); bin_out >> max; i_max = 0; for (i = 1; i < 10; i++) { bin_out >> d; if (d > max) { max = d; i_max = i; } } bin_out.seekp(sizeof(int) * i_max, ios::beg); bin_out << sum_even; bin_out.seekp(0, ios::beg); for (i = 0; i < 10; i++) { bin_out >> d; cout << d << ' '; } bin_out.close(); return 0; } void bin_stream:: doneOurDate(const void *Ptr, int len, int sign) { if (!Ptr) return; if (len <= 0) return; if (sign==0) write((char*)Ptr, len); else read((char*)Ptr, len); }