Использование встроенного отладчика. 1 страница

Использование функций gets(), puts(), fgets() и fputs().

Массивы символьных строк и их инициализация.

Использование функций getchar(), putchar(),fgetchar() и fputchar().

Использование функций getc(), putc(), fgetc() и fputc().

17.12. Создание собственных функций ввода/вывода.

17.14. Преобразования символьных строк: atoi(), atof().

Всякий раз, когда нам нужно использовать такие функции, как printf(), getchar() и strlen(), мы обращаемся в библиотеку языка Си. Она содержит множество функций и макроопределений. Библиотеки меняются от системы к системе, но есть ядро функций (называемое стандартной библиотекой), которое используется чаше всего. Здесь мы рассмотрим пятнадцать наиболее общих из этих функций, уделяя больше внимания функциям ввода-вывода и использованию файлов.

Однако сначала давайте поговорим о том, как пользоваться библиотекой.

Некоторые действия постоянно выполняются во многих программах и программируются практически всеми разработчиками. Для примера можно взять операцию извлечения квадратного корня. В математических функциях для извлечения квадратного корня используются комбинации основных арифметических операций: сложения, вычитания, умножения и деления.

Каждому программисту бессмысленно создавать собственную процедуру для вычисления корня и затем встраивать ее в программу. Подобные проблемы решены в С и C++ при помощи библиотек функций для выполнения подобных вычислений. Имея библиотеку, достаточно написать один оператор с вызовом нужной функции.

В этом разделе рассматриваются функции, обычно поставляемые с компилятором С и C++. Чаще всего эти функции существуют не в виде исходного текста, а в скомпилированном виде. При выполнении компоновки для получения законченной программы код библиотечных функций объединяется с откомпилированным кодом, написанным программистом.

Библиотечные функции выполняют не только математические действия, но и другие, часто встречающиеся операции. Например, имеются библиотечные функции для чтения и записи файлов на дисках, управления памятью, ввода/вывода и множества других операций. Библиотеки не являются частью стандартного С или C++, но практически каждая система проектирования предлагает определенные библиотечные функции.

Большинство библиотечных функций написаны так, что они используют информацию, содержащуюся в определенных файлах, поставляемых с системой. Следовательно, при использовании библиотек эти файлы должны быть включены в программу и обрабатываться компилятором Visual C/C++. Обычно подобные файлы имеют расширение.h и называются заголовочными файлами. В табл. 6.7 перечислены заголовочные файлы, поставляемые с Microsoft Visual C/C++.

Название заголовочного файла	Описание
assert.h	Макрос отладчика assert
bios.h	Сервисные функции BIOS
cderr.h	Коды ошибок окон диалога
colordlg.h	Идентификационные (ID) номера цветов управляющих элементов окон диалога
commdlg.h	Функции, типы и описания окон диалога
conio.h	Функции консоли и портов ввода/вывода
cpl.h	Описание панели управления и DLL
ctype.h	Классификация символов
custcntl.h	Библиотека пользовательских элементов управления
dde.h	Динамический обмен данными
ddeml.h	Интерфейс прикладного программирования DDEML
direct.h	Управление каталогами
dlgs.h	Идентификационные номера элементов окон диалога
dos.h	Интерфейс MS-DOS
drivinit.h	Устаревший — используйте print.h
errno.h	Описания переменной errno (код ошибки)
excpt.h	Структурированная обработка исключительных ситуаций
fcntl.h	Флаги, используемые в _open и _sopen
float.h	Константы, используемые автоматическими функциями
fpieee.h	Обработка исключительных ситуаций для чисел с плавающей точкой в стандарте IEEE
fstream.h	Функции для классов filebuf и fstream
graph.h	Низкоуровневая графика и шрифты
io.h	Управление файлами и низкоуровневый ввод/вывод
iomanip.h	Параметрические манипуляторы для iostream
ios.h	Функции для класса ios
iostream.h	Функции для классов iostream
istream.h	Функции для класса istream
limits.h	Диапазоны целых чисел и символов
locale.h	Функции локализации
lzdos.h	Устаревший — заменен при помощи #define lib на #include<lzexpand.h>
lzexpand.h	Интерфейс Public для lzexpand.dll
malloc.h	Функции выделения памяти
math.h	Математические функции для чисел с плавающей точкой
memory.h	Функции работы с буферами
mmsystem.h	Интерфейс прикладного программирования для мультимедиа
new.h	Функции выделения памяти С++
ntimage.h	Структуры изображений
ntsdexts.h	Расширения отладчика NTSD и KD
ole.h	Функции, типы и описания OLE
ostream.h	Функции для класса ostream
penwin.h	Функции, типы и описания для оконных перьев
penwoem.h	Интерфейсы API для распознавания оконных перьев
pgchart.h	Презентационная графика
print.h	Функции печати, типы и описания
process.h	Управление процессами
rpc.h	Приложения RPC (Remote Procedure Call — вызов удаленных процедур)
rpcdce.h	Интерфейсы API для выполнения RPC в среде распределенных вычислений (DCE)
rpcdcep.h	Интерфейсы API для выполнения частных (private) RPC
rpcndr.h	Преобразование чисел с плавающей точкой и чисел двойной длины для RPC
rpcnsi.h	Данные интерфейса API, независимого от службы имен
rpcnsip.h	Описания типов и функций для средств автоматической настройки при выполнении RPC
rpcnterr.h	Коды ошибок компилятора и выполнения RPC
scmsave.h	Директивы define и описания хранителей экрана Windows 3.1
search.h	Функции поиска и сортировки
setjmp.h	Функции setjmp и longjmp
share.h	Флаги, используемые в _sopen
shellapi.h	Функции, типы и описания для shell.dll
signal.h	Константы, используемые функцией signal
stdarg.h	Макросы для функций со списком аргументов переменной длины
stddef.h	Общие типы данных и значения
stdio.h	Стандартный ввод/вывод
stdiostr.h	Функции для классов stdiostream и stdiobuf
stdlib.h	Общие библиотечные функции
streamb.h	Функции для класса streambuf
stress.h	Функции ударения
string.h	Обработка строк
strstrea.h	Функции для классов strstream и strstreambuf
tchar.h	Общие интернациональные функции
time.h	Функции времени
toolhelp.h	Функции, типы и описания для toolhelp.dll
varargs.h	Функции списка аргументов переменной длины
ver.h	Функции, типы и описания для управлениями версиями
vmemory.h	Виртуальная память
wchar.h	Широкие символы
wfext.h	Расширения для Диспетчера Файлов Windows
winbase.h	Базовые 32-разрядные Windows интерфейсы API
wincon.h	Подсистема консоли NT
windef.h	Базовые типы окон
windows.h	Функции, типы и описания Windows
windowsx.h	Макросы интерфейсов API
winerror.h	Коды ошибок для интерфейсов API win32
wingdi.h	Данные компоненты интерфейса графического устройства GDI
winioctl.h	Коды управления вводом/выводом для 32-разрядных устройств Windows
winmem32.h	Прототипы и общие определения для winmem32.dll
winmm.h	Приложения мультимедиа
winnetwk.h	Стандартный заголовочный файл winnet для nt-win32
winnls.h	Процедуры, константы и макросы для компоненты NLS (National Language Support — поддержка национальных языков)
winnt.h	32-разрядные типы и константы Windows
winperf.h	Данные для утилиты Performance Monitor
winreg.h	Данные интерфейса API 32-разрядных регистров Windows
winsock.h	Используется для winsock.dll
winspool.h	API-интерфейсы печати
winsvc.h	Диспетчер служб
winuser.h	Процедуры, константы и макросы для пользовательских компонентов
winver.h	Для использования с ver.dll
sys/locking.h	Установка флагов функций
sys/stat.h	Статус файлов
sys/timeb.h	Функция времени
sys/types.h	Типы статусов файла и времени
sys/utime.h	Функция времени выполнения

В общем, различные библиотечные функции требуют разных заголовочных файлов. Заголовочные файлы, необходимые для некоторой функции, перечислены в ее описании. Например: для функции sqrt() необходимы объявления, находящиеся в заголовочном файле math.h. Все библиотечные функции и связанные с ними заголовочные файлы описаны в справочнике Microsoft Visual C/C++ Run-Time Library Reference.

Далее приведен краткий список библиотек компилятора Visual C/C++, объединенных в функциональные группы:

Посмотрите в вашем справочном руководстве детальное описание отдельных функций, имеющихся в каждой библиотеке. После чтения этой главы вы должны разбираться в основных типах данных и операциях языка С.

Получение доступа к библиотеке зависит от системы, поэтому вам нужно посмотреть в своей системе, как применять наиболее распространенные операторы. Во-первых, есть несколько различных мест расположения библиотечных функций. Например, getchar() обычно задают как макроопределение в файле stdio.h, в то время как strlen() обычно хранится в библиотечном файле. Во-вторых, различные системы имеют разные способы доступа к этим функциям. Вот три из них.

Во многих больших системах UNIX вы только компилируете программы, а доступ к более общим библиотечным функциям выполняется автоматически.

Если функция задана как макроопределение, то можно директивой #include включить файл, содержащий ее определение. Часто подобные функции могут быть собраны в соответствующим образом названный заголовочный файл. Например, некоторые системы имеют файл ctype.h, содержащий макроопределения, задающие тип символа: прописная буква, цифра и т. д.

На некотором этапе компиляции или загрузки программы вы можете выбрать библиотеку. В нашей системе, например, есть файл lc.lib, содержащий скомпилированную версию библиотечных функций, и мы предлагаем редактору связей IBM PC использовать эту библиотеку. Даже система, которая автоматически контролирует свою стандартную библиотеку, может иметь другие библиотеки редко применяемых функций, и эти библиотеки следует запрашивать явно, указывая соответствующий признак во время компиляции.

Очевидно, мы не сможем рассмотреть все особенности всех систем, но эти три примера должны показать, что вас ожидает. Теперь мы готовы к рассмотрению некоторых функций.

Добавим функции открытия и закрытия файлов, связи с файлами, проверки и преобразования символов, преобразования строк, функцию выхода и функции распределения памяти.

Многие широко используемые языки высокого уровня имеют механизмы ввода/вывода, позволяющие создавать нетривиальные алгоритмы для получения и отображения сложных структур данных. Это не относится к языку С, в котором имеется весьма развитая библиотека функций ввода/вывода, хотя, исторически, ввод/вывод никогда не являлся частью самого языка С. Если вы пользуетесь только простыми операторами ввода/вывода, подобными операторам Паскаля readln и writeln, то такая ситуация может вас удивить. Здесь описываются более 20 различных способов организации ввода/вывода в С.

Библиотека стандартных функций ввода/вывода С позволяет считывать данные и записывать их в файлы и устройства. Однако в самом языке С отсутствуют какие-либо предопределенные файловые структуры. В С все данные обрабатываются как последовательность байт. Имеется три основных типа функций ввода/вывода: потоковые, работающие с консолью и портами, низкоуровневые.

В потоковых функциях ввода/вывода файлы или объекты данных рассматриваются как поток отдельных символов. Выбирая соответствующую потоковую функцию, вы можете обрабатывать данные любого необходимого размера или формата, начиная от отдельных символов и заканчивая большими, сложными структурами данных.

На техническом уровне, когда программа открывает файл для ввода/вывода при помощи потоковых функций, открытый файл связывается с некоторой структурой типа FILE (предопределенной в stdio.h), содержащей базовую информацию об этом файле. После открытия потока возвращается указатель на файловую структуру. Указатель файла, иногда называемый указателем потока или потоком, используется для ссылки к файлу при всех последующих операциях ввода/вывода.

Все потоковые функции ввода/вывода обеспечивают буферизированный, форматированный или неформатированный ввод и вывод. Буферизированный поток обеспечивает место для промежуточного хранения всей информации, вводимой из потока или записываемой в поток.

Поскольку дисковый ввод/вывод занимает довольно много времени, буферизация потока разгружает приложение. Вместо того чтобы вводить данные из потока по одному символу или по одному элементу данных, потоковые функции ввода/вывода получают данные поблочно. Когда приложению необходимо обработать введенную информацию, оно просто обращается к буферу, что гораздо быстрее. Когда буфер становится пустым, выполняется считывание с диска другого блока.

Во многих языках высокого уровня существует одна проблема с буферизированным вводом/выводом, которую нужно принимать во внимание. Например: если ваша программа выполнила несколько операторов вывода, которые не заполнили буфер вывода, и запись на диск не произошла, то по завершении программы эта информация будет потеряна. Для решения этой проблемы обычно выполняется вызов соответствующей функции для очистки буфера. В отличие от других языков высокого уровня, в языке С данная проблема с буферизированным вводом/выводом решается путем автоматической очистки содержимого буфера по завершении программы. Конечно, хорошо написанное приложение не должно рассчитывать на эти автоматические действия; все действия программы должны описываться в явном виде. Дополнительное замечание: если вы используете потоковый ввод/вывод и приложение заканчивается с аварийным остановом, то буферы вывода могут оказаться неочищенными, что приведет к потере данных.

Аналогичным образом выглядят процедуры, работающие с консолью и портами; их можно рассматривать как расширенные потоковые функции. Они позволяют читать и писать на терминал (консоль) или в порт ввода/вывода (например, в порт принтера). Функции портов ввода/вывода выполняют простое побайтное считывание и запись. Функции ввода/вывода на консоль обеспечивают несколько дополнительных возможностей. Например, можно определить: введен ли с консоли символ или имеют ли вводимые символы эхо-отображение на экране. Последним типом ввода и вывода является низкоуровневый. Функции низкоуровнего ввода/вывода не выполняют никакой буферизации и форматирования; они непосредственно обращаются к средствам ввода и вывода операционной системы. Эти функции позволяют обращаться к файлам и периферийным устройствам на более низком уровне, чем это делают потоковые функции. При открытии файла на этом уровне возвращается описатель файла (file handle), представляющий собой целое число, использующееся затем для обращения к этому файлу при последующих операциях. В общем случае не рекомендуется смешивать функции потокового ввода/вывода с низкоуровневыми. Поскольку потоковые функции являются буферизированными, а низкоуровневые — нет, при обращении к файлу или устройству при помощи двух разных способов возможны рассогласование или даже потеря данных в буферах. Поэтому для каждого конкретного файла необходимо использовать либо потоковые, либо низкоуровневые функции. В табл. 17.1 перечислены наиболее часто используемые в С функции потокового ввода/вывода.

Таблица 17.1. Функции С потокового ввода и вывода

Функция	Описание
clearer()	Сбрасывает индикатор ошибок потока и устанавливает в ноль индикатор конца файла (end-of-file)
fclose()	Закрывает поток
fcloseall()	Закрывает все потоки
fdopen()	Открывает поток, используя его описатель (handle), полученный при помощи creat, dup, dup2 или open
feof()	Проверяет поток на признак конца файла
ferror()	Проверяет поток на признак конца файла
fflush()	Проверяет поток на признак конца файла
fgetc()	Считывает символ из потока
fgetchar()	Считывает символ из потока stdin
fgetpos()	Возвращает текущий указатель файла
fgets()	Возвращает строку из потока
filelength()	Возвращает размер потока в байтах
fileno()	Возвращает описатель файла, связанного с потоком
flushall()	Очищает буферы всех потоков
fopen()	Открывает поток
fprintf()	Выполняет форматированную запись в поток
fputc()	Записывает символ в поток
fputchar()	Записывает символ в stdout
fputs()	Записывает строку в поток
fread()	Считывает неформатированные данные из потока
freopen()	Переназначает указатель потока
fscanf()	Считывает форматированные данные из потока
fseek()	Позиционирует указатель файла в указанную позицию
fsetpos()	Позиционирует указатель файла потока
fstat()	Возвращает информацию об открытом файле
ftell()	Возвращает положение текущего указателя файла
fwrite()	Записывает неформатированные данные в поток
getc()	Этот макрос считывает символ из потока
getchar()	Этот макрос считывает символ из stdin
gets()	Возвращает строку из stdin
getw ()	Считывает целое число из потока
perror()	Выдает системную ошибку на stderr
printf()	Записывает форматированные данные в stdout
putc()	Этот макрос записывает символ в поток
putchar()	Этот макрос записывает символ в stdout
puts()	Записывает строку в stdout
putw()	Записывает целое число в поток
remove()	Удаляет файл
rename()	Переименует файл
rewind()	Позиционирует указатель файла на начало потока
scanf()	Сканирует и вводит форматированные данные из stdln
setbuf()	Отменяет автоматическую буферизацию, позволяя приложению определить собственный буфер для потока
setvbuf()	То же самое, что и setbuf(); позволяет также определить размер буфера
sprintf()	Записывает форматированные данные в строку
sscanf()	Сканирует и вводит форматированные данные из строки
tmpnam()	Создает в заданном подкаталоге файл с уникальным именем
ungetch()	Засылает символ в буфер клавиатуры
vfprintf()	Записывает форматированные данные в поток, используя указатель на форматирующую строку
vfscanf()	Сканирует и форматирует ввод из потока, используя указатель на форматирующую строку
vprintf()	Записывает форматированные данные в stdout, используя указатель на форматирующую строку
vscanf()	Сканирует и форматирует ввод из stdin, используя указатель на форматирующую строку
vsprintf()	Записывает форматированные данные в строку, используя указатель на форматирующую строку
vsscanf()	Сканирует и форматирует ввод строки, используя указатель на форматирующую строку

Часто нам бывает нужна программа получения информации от файла или размещения результатов в файле. Один способ организации связи программы с файлом заключается в использовании операций переключения < и >. Этот метод прост, но ограничен. Например, предположим, вы хотите написать диалоговую программу, которая спрашивает у вас названия книг (звучит фамильярно?), и вы намерены сохранить весь список в файле. Если вы используете переключение как, например, в

то ваши диалоговые приглашения также будут переключены на bklist. И тогда не только нежелательная чепуха запишется в bklist, но и пользователь будет избавлен от вопросов, на которые он, как предполагалось, должен отвечать.

К счастью, язык Си предоставляет и более мощные методы связи с файлами. Один подход заключается в использовании функции fopen(), которая открывает файл, затем применяются специальные функции ввода-вывода для чтения файла или записи в этот файл и далее используется функция fclose() для закрытия файла. Однако прежде чем исследовать эти функции, нам нужно хотя бы кратко познакомиться с сущностью файла.

Для нас файл является частью памяти, обычно на диске, со своим именем. Мы считаем, например, stdio.h именем файла, содержащего некоторую полезную информацию. Для операционной системы файл более сложен, но это системные проблемы, а не наши. Однако мы должны знать, что означает файл для программы на языке Си. В предлагаемых для обсуждения функциях, работающих с файлами, язык Си «рассматривает» файл как структуру. Действительно, файл stdio.h содержит определение структуры файла. Вот типичный пример, взятый из IBM-версии компилятора Lattice С:

char *_ base; /* базовый адрес буфера ввода-вывода*/

Здесь мы не собираемся разбираться детально в этом определении. Главное состоит в том, что файл является структурой, и что краткое наименование шаблона файла — FILE. (Многие системы используют директиву typedef для установления этого соответствия.) Таким образом, программа, имеющая дело с файлами, будет использовать тип структуры FILE, чтобы делать так.

Имея это в виду, мы сможем лучше понять операции над файлами.

Для того чтобы использовать потоковые функции, в программу должен быть включен файл stdio.h. В этом файле содержатся описания констант, типов и структур, используемых в потоковых функциях, а также — прототипы и макроопределения этих функций.

Многие константы, предопределенные в файле stdio.h, могут быть полезны для вашей программы. Например: EOF определяется как значение, возвращаемое функциями ввода при обнаружении конца файла; NULL определяется как указатель на null. Кроме того: FILE определяет структуру используемую для хранения информации о потоке, a BUFSIZ определяет размер по умолчанию буферов потока.

Перед тем как выполнять операции ввода и вывода для потока, можно с помощью одной из трех функций открыть этот поток: fopen(), fdopen() или freopen(). В момент открытия потока задаются режим файла и способ доступа. Файл потока может открываться для считывания, записи или для считывания/записи в текстовом или двоичном режиме.