Способы работы с текстовыми файлами

Работа с текстовыми файлами

Работа с текстовыми файлами

Р абота с текстовым файлом похожа работу с консолью: с помощью функций форматированного ввода мы сохраняем данные в файл, с помощью функций форматированного вывода считываем данные из файла. Есть множество нюансов, которые мы позже рассмотрим. Основные операции, которые необходимо проделать, это

• 1. Открыть файл, для того, чтобы к нему можно было обращаться. Соответственно, открывать можно для чтения, записи, чтения и записи, переписывания или записи в конец файла и т.п. Когда вы открываете файл, может также произойти куча ошибок – файла может не существовать, это может быть файл не того типа, у вас может не быть прав на работу с файлом и т.д. Всё это необходимо учитывать.
• 2. Непосредственно работа с файлом — запись и чтение. Здесь также нужно помнить, что мы работаем не с памятью с произвольным доступом, а с буферизированным потоком, что добавляет свою специфику.
• 3. Закрыть файл. Так как файл является внешним по отношению к программе ресурсом, то если его не закрыть, то он продолжит висеть в памяти, возможно, даже после закрытия программы (например, нельзя будет удалить открытый файл или внести изменения и т.п.). Кроме того, иногда необходимо не закрывать, а «переоткрывать» файл для того, чтобы, например, изменить режим доступа.

Кроме того, существует ряд задач, когда нам не нужно обращаться к содержимому файла: переименование, перемещение, копирование и т.д. К сожалению, в стандарте си нет описания функций для этих нужд. Они, безусловно, имеются для каждой из реализаций компилятора. Считывание содержимого каталога (папки, директории) – это тоже обращение к файлу, потому что папка сама по себе является файлом с метаинформацией.

Иногда необходимо выполнять некоторые вспомогательные операции: переместиться в нужное место файла, запомнить текущее положение, определить длину файла и т.д.

Для работы с файлом необходим объект FILE. Этот объект хранит идентификатор файлового потока и информацию, которая нужна, чтобы им управлять, включая указатель на его буфер, индикатор позиции в файле и индикаторы состояния.

Объект FILE сам по себе является структурой, но к его полям не должно быть доступа. Переносимая программа должна работать с файлом как с абстрактным объектом, позволяющим получить доступ до файлового потока.

Создание и выделение памяти под объект типа FILE осуществляется с помощью функции fopen или tmpfile (есть и другие, но мы остановимся только на этих).

Функция fopen открывает файл. Она получает два аргумента – строку с адресом файла и строку с режимом доступа к файлу. Имя файла может быть как абсолютным, так и относительным. fopen возвращает указатель на объект FILE, с помощью которого далее можно осуществлять доступ к файлу.

Например, откроем файл и запишем в него Hello World

Функция fopen сама выделяет память под объект, очистка проводится функцией fclose. Закрывать файл обязательно, самостоятельно он не закроется.

Функция fopen может открывать файл в текстовом или бинарном режиме. По умолчанию используется текстовый. Режим доступа может быть следующим

Параметры доступа к файлу.

Тип	Описание
r	Чтение. Файл должен существовать.
w	Запись нового файла. Если файл с таким именем уже существует, то его содержимое будет потеряно.
a	Запись в конец файла. Операции позиционирования (fseek, fsetpos, frewind) игнорируются. Файл создаётся, если не существовал.
r+	Чтение и обновление. Можно как читать, так и писать. Файл должен существовать.
w+	Запись и обновление. Создаётся новый файл. Если файл с таким именем уже существует, то его содержимое будет потеряно. Можно как писать, так и читать.
a+	Запись в конец и обновление. Операции позиционирования работают только для чтения, для записи игнорируются. Если файл не существовал, то будет создан новый.

Если необходимо открыть файл в бинарном режиме, то в конец строки добавляется буква b, например “rb”, “wb”, “ab”, или, для смешанного режима “ab+”, “wb+”, “ab+”. Вместо b можно добавлять букву t, тогда файл будет открываться в текстовом режиме. Это зависит от реализации. В новом стандарте си (2011) буква x означает, что функция fopen должна завершиться с ошибкой, если файл уже существует. Дополним нашу старую программу: заново откроем файл и считаем, что мы туда записали.

Вместо функции fgets можно было использовать fscanf, но нужно помнить, что она может считать строку только до первого пробела.
fscanf(file, «%127s», buffer);

Также, вместо того, чтобы открывать и закрывать файл можно воспользоваться функцией freopen, которая «переоткрывает» файл с новыми правами доступа.

Функции fprintf и fscanf отличаются от printf и scanf только тем, что принимают в качестве первого аргумента указатель на FILE, в который они будут выводить или из которого они будут читать данные. Здесь стоит сразу же добавить, что функции printf и scanf могут быть без проблем заменены функциями fprintf и fscanf. В ОС (мы рассматриваем самые распространённые и адекватные операционные системы) существует три стандартных потока: стандартный поток вывода stdout, стандартный поток ввода stdin и стандартный поток вывода ошибок stderr. Они автоматически открываются во время запуска приложения и связаны с консолью. Пример

Ошибка открытия файла

Если вызов функции fopen прошёл неудачно, то она возвратит NULL. Ошибки во время работы с файлами встречаются достаточно часто, поэтому каждый раз, когда мы окрываем файл, необходимо проверять результат работы

Проблему вызывает случай, когда открывается сразу несколько файлов: если один из них нельзя открыть, то остальные также должны быть закрыты

В простых случаях можно действовать влоб, как в предыдущем куске кода. В более сложных случаях используются методы, подменяющиее RAII из С++: обёртки, или особенности компилятора (cleanup в GCC) и т.п.

Буферизация данных

Как уже говорилось ранее, когда мы выводим данные, они сначала помещаются в буфер. Очистка буфера осуществляется

• 1) Если он заполнен
• 2) Если поток закрывается
• 3) Если мы явно указываем, что необходимо очистить буфер (здесь тоже есть исключения:)).
• 4) Также очищается, если программа завершилась удачно. Вместе с этим закрываются и все файлы. В случае ошибки выполнения этого может не произойти.

Форсировать выгрузку буфера можно с помощью вызова функции fflush(File *). Рассмотрим два примера – с очисткой и без.

Раскомментируйте вызов fflush. Во время выполнения откройте текстовый файл и посмотрите на поведение.

Буфер файла можно назначить самостоятельно, задав свой размер. Делается это при помощи функции

которая принимает уже открытый FILE и указатель на новый буфер. Размер нового буфера должен быть не меньше чем BUFSIZ (к примеру, на текущей рабочей станции BUFSIZ равен 512 байт). Если передать в качестве буфера NULL, то поток станет небуферизированным. Можно также воспользоваться функцией

которая принимает буфер произвольного размера size. Режим mode может принимать следующие значения

• _IOFBF — полная буферизация. Данные записываются в файл, когда он заполняется. На считывание, буфер считается заполненным, когда запрашивается операция ввода и буфер пуст.
• _IOLBF — линейная буферизация. Данные записываются в файл когда он заполняется, либо когда встречается символ новой строки. На считывание, буфер заполняется до символа новой строки, когда запрашивается операция ввода и буфер пуст.
• _IONBF – без буферизации. В этом случае параметры size и buffer игнорируются.

В случае удачного выполнения функция возвращает 0.

Пример: зададим свой буфер и посмотрим, как осуществляется чтение из файла. Пусть файл короткий (что-нибудь, типа Hello, World!), и считываем мы его посимвольно

Видно, что данные уже находятся в буфере. Считывание посимвольно производится уже из буфера.

Функция int feof (FILE * stream); возвращает истину, если конец файла достигнут. Функцию удобно использовать, когда необходимо пройти весь файл от начала до конца. Пусть есть файл с текстовым содержимым text.txt. Считаем посимвольно файл и выведем на экран.

Всё бы ничего, только функция feof работает неправильно. Это связано с тем, что понятие «конец файла» не определено. При использовании feof часто возникает ошибка, когда последние считанные данные выводятся два раза. Это связано с тем, что данные записывается в буфер ввода, последнее считывание происходит с ошибкой и функция возвращает старое считанное значение.

Этот пример сработает с ошибкой (скорее всего) и выведет последний символ файла два раза.

Решение – не использовать feof. Например, хранить общее количество записей или использовать тот факт, что функции fscanf и пр. обычно возвращают число верно считанных и сопоставленных значений.

Примеры

1. В одном файле записаны два числа — размерности массива. Заполним второй файл массивом случайных чисел.

2. Пользователь копирует файл, при этом сначала выбирает режим работы: файл может выводиться как на консоль, так и копироваться в новый файл.

3. Пользователь вводит данные с консоли и они записываются в файл до тех пор, пока не будет нажата клавиша esc. Проверьте программу и посмотрите. как она себя ведёт в случае, если вы вводите backspace: что выводится в файл и что выводится на консоль.

4. В файле записаны целые числа. Найти максимальное из них. Воспользуемся тем, что функция fscanf возвращает число верно прочитанных и сопоставленных объектов. Каждый раз должно возвращаться число 1.

Другое решение считывать числа, пока не дойдём до конца файла.

5. В файле записаны слова: русское слово, табуляция, английское слово, в несколько рядов. Пользователь вводит английское слово, необходимо вывести русское.

Файл с переводом выглядит примерно так

солнце sun
карандаш pen
шариковая ручка pencil
дверь door
окно windows
стул chair
кресло armchair

и сохранён в кодировке cp866 (OEM 866). При этом важно: последняя пара cлов также заканчивается переводом строки.

Алгоритм следующий — считываем строку из файла, находим в строке знак табуляции, подменяем знак табуляции нулём, копируем русское слово из буфера, копируем английское слово из буфера, проверяем на равенство.

6. Подсчитать количество строк в файле. Будем считывать файл посимвольно, считая количество символов ‘\n’ до тех пор, пока не встретим символ EOF. EOF – это спецсимвол, который указывает на то, что ввод закончен и больше нет данных для чтения. Функция возвращает отрицательное значение в случае ошибки.
ЗАМЕЧАНИЕ: EOF имеет тип int, поэтому нужно использовать int для считывания символов. Кроме того, значение EOF не определено стандартом.

Источник

Файлы в python, ввод-вывод

Эта статья посвящена работе с файлами (вводу/выводу) в Python: открытие, чтение, запись, закрытие и другие операции.

Файлы Python

Файл — это всего лишь набор данных, сохраненный в виде последовательности битов на компьютере. Информация хранится в куче данных (структура данных) и имеет название «имя файла» (filename).

В Python существует два типа файлов:

Текстовые файлы

Это файлы с человекочитаемым содержимым. В них хранятся последовательности символов, которые понимает человек. Блокнот и другие стандартные редакторы умеют читать и редактировать этот тип файлов.

Текст может храниться в двух форматах: ( .txt ) — простой текст и ( .rtf ) — «формат обогащенного текста».

Бинарные файлы

В бинарных файлах данные отображаются в закодированной форме (с использованием только нулей (0) и единиц (1) вместо простых символов). В большинстве случаев это просто последовательности битов.

Они хранятся в формате .bin .

Любую операцию с файлом можно разбить на три крупных этапа:

1. Открытие файла
2. Выполнение операции (запись, чтение)
3. Закрытие файла

Открытие файла

Метод open()

В Python есть встроенная функция open() . С ее помощью можно открыть любой файл на компьютере. Технически Python создает на его основе объект.

• file_name = имя открываемого файла
• access_mode = режим открытия файла. Он может быть: для чтения, записи и т. д. По умолчанию используется режим чтения ( r ), если другое не указано. Далее полный список режимов открытия файла

Режим	Описание
r	Только для чтения.
w	Только для записи. Создаст новый файл, если не найдет с указанным именем.
rb	Только для чтения (бинарный).
wb	Только для записи (бинарный). Создаст новый файл, если не найдет с указанным именем.
r+	Для чтения и записи.
rb+	Для чтения и записи (бинарный).
w+	Для чтения и записи. Создаст новый файл для записи, если не найдет с указанным именем.
wb+	Для чтения и записи (бинарный). Создаст новый файл для записи, если не найдет с указанным именем.
a	Откроет для добавления нового содержимого. Создаст новый файл для записи, если не найдет с указанным именем.
a+	Откроет для добавления нового содержимого. Создаст новый файл для чтения записи, если не найдет с указанным именем.
ab	Откроет для добавления нового содержимого (бинарный). Создаст новый файл для записи, если не найдет с указанным именем.
ab+	Откроет для добавления нового содержимого (бинарный). Создаст новый файл для чтения записи, если не найдет с указанным именем.

Пример

Создадим текстовый файл example.txt и сохраним его в рабочей директории.

Следующий код используется для его открытия.

В этом примере f — переменная-указатель на файл example.txt .

Следующий код используется для вывода содержимого файла и информации о нем.

Стоит обратить внимание, что в Windows стандартной кодировкой является cp1252 , а в Linux — utf-08 .

Закрытие файла

Метод close()

После открытия файла в Python его нужно закрыть. Таким образом освобождаются ресурсы и убирается мусор. Python автоматически закрывает файл, когда объект присваивается другому файлу.

Существуют следующие способы:

Способ №1

Проще всего после открытия файла закрыть его, используя метод close() .

После закрытия этот файл нельзя будет использовать до тех пор, пока заново его не открыть.

Способ №2

Также можно написать try/finally , которое гарантирует, что если после открытия файла операции с ним приводят к исключениям, он закроется автоматически.

Без него программа завершается некорректно.

Вот как сделать это исключение:

Файл нужно открыть до инструкции try , потому что если инструкция open сама по себе вызовет ошибку, то файл не будет открываться для последующего закрытия.

Этот метод гарантирует, что если операции над файлом вызовут исключения, то он закроется до того как программа остановится.

Способ №3

Инструкция with

Еще один подход — использовать инструкцию with , которая упрощает обработку исключений с помощью инкапсуляции начальных операций, а также задач по закрытию и очистке.

В таком случае инструкция close не нужна, потому что with автоматически закроет файл.

Вот как это реализовать в коде.

Чтение и запись файлов в Python

В Python файлы можно читать или записывать информацию в них с помощью соответствующих режимов.

Функция read()

Функция read() используется для чтения содержимого файла после открытия его в режиме чтения ( r ).

Синтаксис

• file = объект файла
• size = количество символов, которые нужно прочитать. Если не указать, то файл прочитается целиком.

Пример

Интерпретатор прочитал 7 символов файла и если снова использовать функцию read() , то чтение начнется с 8-го символа.

Функция readline()

Функция readline() используется для построчного чтения содержимого файла. Она используется для крупных файлов. С ее помощью можно получать доступ к любой строке в любой момент.

Пример

Создадим файл test.txt с нескольким строками:

Посмотрим, как функция readline() работает в test.txt .

Обратите внимание, как в последнем случае строки отделены друг от друга.

Функция write()

Функция write() используется для записи в файлы Python, открытые в режиме записи.

Если пытаться открыть файл, которого не существует, в этом режиме, тогда будет создан новый.

Синтаксис

Пример

Предположим, файла xyz.txt не существует. Он будет создан при попытке открыть его в режиме чтения.

Переименование файлов в Python

Функция rename()

Функция rename() используется для переименовывания файлов в Python. Для ее использования сперва нужно импортировать модуль os.

• src = файл, который нужно переименовать
• dest = новое имя файла

Пример

Текущая позиция в файлах Python

В Python возможно узнать текущую позицию в файле с помощью функции tell() . Таким же образом можно изменить текущую позицию командой seek() .

Источник