Computadores Digitais 2. Prof. Rodrigo de Souza Couto

Transcrição

1 Computadores Digitais 2 Linguagens de Programação DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista

2 Aula de Hoje Arquivos Funções para abrir e fechar arquivos Arquivos em modo texto Arquivos em modo binário

3 ATENÇÃO Esta apresentação foi baseada nos seguinte trabalhos: Notas de aula do Prof. Marco Casanova da PUC-Rio Waldemar Celes, Renato Cerqueira, José Lucas Rangel, Introdução a Estruturas de Dados, Editora Campus, 2004

4 Parte 1 Programação (linguagem C) Arquivos

5 Serviços Oferecidos pelo Sistemas Operacional Utilização do disco pelo programa Arquivo Disco abcde Memória ab Buffer a Programa Normalmente, um trecho maior do arquivo é lido em buffer, para tornar a leitura mais eficiente

6 Serviços Oferecidos pelo Sistemas Operacional Utilização do disco pelo programa Arquivo Disco wx Memória yz Buffer wxyz Programa Mesma coisa para escrita. Dados escritos podem ser antes armazenados em buffer para posterior escrita em disco

7 Serviços Oferecidos pelo Sistemas Operacional Abertura de Arquivo SO encontra o arquivo com o nome dado e prepara o buffer na memória Leitura do Arquivo SO recupera o trecho solicitado do arquivo SO obtém os dados do buffer, na sua totalidade ou em parte

8 Serviços Oferecidos pelo Sistemas Operacional Escrita de Arquivo SO acrescenta ou altera conteúdo do arquivo SO altera os dados no buffer para posteriormente transferi-lo para disco Fechamento de arquivo SO transfere todos os dados do buffer para o disco SO libera área do buffer

9 Funções para abrir e fechar arquivos FILE* fopen(char *nome_arquivo, char* modo) Valor de retorno Ponteiro para o tipo FILE Tipo FILE definido pela biblioteca padrão Todas as operações subsequente no arquivo receberão este endereço como parâmetro de entrada NULL, se o arquivo não puder ser aberto

10 Funções para abrir e fechar arquivos FILE* fopen(char *nome_arquivo, char* modo) Parâmetro nome_arquivo Nome do arquivo a ser aberto Pode ser relativo ao diretório de trabalho do programa P.ex. se colocarmos apenas o nome do arquivo, o sistema buscará no diretório de trabalho arquivotexto.txt Pode ser absoluto, incluindo os diretórios, desde o diretório raiz C:\User\Rodrigo\Programa1\arquivoTexto.txt

11 Funções para abrir e fechar arquivos FILE* fopen(char *nome_arquivo, char* modo) Parâmetro modo r leitura (read) w escrita (write) Definida, como todas as outras funções de arquivo, em <stdio.h> a escrita começando pelo fim do arquivo (append) t arquivo do tipo texto (detalhes em breve) b - arquivo do tipo binário (detalhes em breve) r+ - leitura e escrita de um arquivo existente w+ - leitura e escrita de um novo arquivo existente

12 Funções para abrir e fechar arquivos FILE* fopen(char *nome_arquivo, char* modo) Parâmetro modo r leitura (read) w escrita (write) a escrita começando pelo fim do arquivo (append) t arquivo do tipo texto (detalhes em breve) b - arquivo do tipo binário (detalhes em breve) r+ - leitura e escrita de um arquivo existente w+ - leitura e escrita de um novo arquivo existente Não recomendados!! Sujeitos a erros de programação!

13 Funções para abrir e fechar arquivos Comentários sobre os modos de abertura Modos b (binário) e t (texto) Podem ser combinados com os demais Modo w (escrita) Se o arquivo não existe, um novo é criado, inicialmente vazio Se o arquivo já existe, ele é destruído e um novo é criado, inicialmente vazio fopen retorn NULL se o programa não tem acesso de escrita ao diretório

14 Funções para abrir e fechar arquivos Comentários sobre os modos de abertura Modo a (append) Arquivo é preservado e novos dados podem ser escritos no final do arquivo Se o arquivo não existe, um novo é criado, inicialmente vazio Modo r (leitura) Arquivo já deve existir, caso contrário a fopen falha e retorna NULL

15 Exemplo de abertura de arquivo Abertura do arquivo entrada.txt no diretório atual... FILE* fp; fp = fopen ( entrada.txt, rt ) if (fp == NULL){ printf( Erro na abertura do arquivo \n ); exit(1)... Sempre é importante verificar o sucesso na abertura do arquivo

16 Funções para abrir e fechar Parâmetro arquivos int fclose(file* fp) Ponteiro do arquivo que se deseja fechar Valor de retorno A constante 0, se o arquivo for fechado com sucesso A constante EOF (definida em stdio.h), se houve erro Importante É obrigatório fechar um arquivo após seu uso P.ex. garante que o conteúdo do buffer foi inteiramente escrito em disco

17 Arquivos em modo texto Leitura de arquivos Cada arquivo possui um cursor indicando a posição corrente Quando o arquivo é aberto para leitura O cursor é posicionado no início do arquivo A cada leitura O dado lido é sempre aquele apontado pelo cursor do arquivo O cursor avança e passa a apontar para a posição imediatamente após o dado lido A próxima leitura captura o próximo dado do arquivo

18 Arquivos em modo texto Funções para ler dados de arquivos em modo texto int fscanf (FILE* fp, char* formato, listavariaveis) int fgetc (FILE* fp) char* fgets (char* s, int n, FILE* fp)

19 Arquivos em modo texto int fscanf (FILE* fp, char* formato, listavariaveis) Parâmetros Ponteiro para o arquivo do qual os dados serão lidos Formato e lista de endereços de variáveis que armazenarão os valores lidos (como na função scanf) Valor de retorno Número de dados lidos com sucesso Definição Transfere dados para a memória Avança o cursor para o próximo dado (ex: próxima linha)

20 Exemplo com a função fscanf Lê e imprime cada linha do arquivo entrada.txt Cada linha possui três colunas... fp = fopen("entrada.txt","r"); while (fscanf(fp,"%d %d %d",&a,&b,&c) > 0){ printf("%d %d %d\n",a,b,c); fclose(fp);

21 Exemplo com a função fscanf Lê e imprime cada linha do arquivo entrada.txt Cada linha possui três colunas... fp = fopen("entrada.txt","r"); while (fscanf(fp,"%d %d %d",&a,&b,&c) > 0){ printf("%d %d %d\n",a,b,c); fclose(fp);... Lê arquivo enquanto função fscanf retorna um número maior que zero de dados lidos

22 Arquivos em modo texto int fgetc (FILE* fp) Parâmetro Ponteiro para o arquivo do qual os dados serão lidos Valor de retorno Código do caractere lido Constante EOF, se o fim do arquivo for alcançado Definição Captura o próximo caractere do arquivo Avança o cursor para o próximo caractere (ex: próxima linha)

23 Exemplo com a função fgetc Conta o número de linhas do arquivo entrada.txt... int c=0, nrlinhas=0; fp = fopen("entrada.txt","r"); while (c!= EOF){ c = fgetc(fp); if (c == \n ) nrlinhas++; fclose(fp);...

24 Arquivos em modo texto char* fgets (char* s, int n, FILE* fp) Parâmetros String que armazenará o conteúdo lido do arquivo Número máximo de caracteres que devem ser lidos Para evitar estouro de memória da string s Ponteiro para o arquivo do qual os dados serão lidos Valor de retorno Ponteiro da própria cadeia de caracteres passada como parâmetro NULL, em caso de erro de leitura (ex: fim do arquivo)

25 Arquivos em modo texto char* fgets (char* s, int n, FILE* fp) Definição Lê uma sequência de caracteres, até que um caractere \n seja encontrado ou que o máximo de caracteres especificado seja alcançado

26 Exemplo com a função fgets Lê e imprime cada linha do arquivo entrada.txt Cada linha possui três colunas... char s[81]; fp = fopen("entrada.txt","r"); while (fgets(s,81,fp)!= NULL){ printf("%s",s); fclose(fp);... Lê arquivo enquanto função fgets retorna uma string

27 Arquivos em modo texto Funções para escrever dados em arquivos em modo texto int fprintf (FILE* fp, char* formato, listavariaveis) int fputc (int c, FILE* fp)

28 Arquivos em modo texto int fprintf (FILE* fp, char* formato, listavariaveis) Parâmetros Ponteiro para o arquivo no qual os dados serão escritos Formato e lista de endereços que fornecerão os dados a serem escritos no arquivo (como na função printf) Valor de retorno Representa o número de bytes escritos no arquivo Definição Similar à função printf Ao invés de imprimir na tela, imprime no arquivo

29 Arquivos em modo texto int fputc (int c, FILE* fp) Parâmetro Código do caractere a ser escrito Ponteiro para o arquivo no qual o caractere será escrito Valor de retorno O próprio caractere escrito EOF, se ocorrer algum erro na escrita Definição Escreve um caractere no arquivo

30 #include <stdio.h> #include <ctype.h> //Para a função toupper int main (void) { int c; FILE* int; FILE* out; in = fopen( entrada.txt,"r"); out = fopen( saída.txt,"w"); while ((c = fgetc(in))!= EOF){ printf("%c",(fputc(toupper(c),out)) ); fclose(in); fclose(out); Programa que lê caracteres da entrada e escreve na saída com letra maiúscula. Utiliza a função toupper system("pause"); return 0;

31 #include <stdio.h> #include <ctype.h> //Para a função toupper int main (void) { int c; FILE* int; FILE* out; Abre os arquivos. Note que é in = fopen( entrada.txt,"r"); necessário verificar se ponteiros são NULL. Isso foi out = fopen( saída.txt,"w"); omitido aqui para facilitar a visualização. while ((c = fgetc(in))!= EOF){ printf("%c",(fputc(toupper(c),out)) ); fclose(in); fclose(out); system("pause"); return 0;

32 #include <stdio.h> #include <ctype.h> //Para a função toupper int main (void) { int c; FILE* int; FILE* out; in = fopen( entrada.txt,"r"); out = fopen( saída.txt,"w"); while ((c = fgetc(in))!= EOF){ printf("%c",(fputc(toupper(c),out)) ); fclose(in); fclose(out); system("pause"); return 0; Lê caractere do arquivo de entrada e escreve na saída seu maiúsculo correspondente

33 #include <stdio.h> #include <ctype.h> //Para a função toupper int main (void) { int c; FILE* int; FILE* out; in = fopen( entrada.txt,"r"); out = fopen( saída.txt,"w"); while ((c = fgetc(in))!= EOF){ printf("%c",(fputc(toupper(c),out)) ); fclose(in); fclose(out); Laço finaliza quando EOF (fim de arquivo) for encontrado system("pause"); return 0;

34 Arquivos em modo binário Operações permite a escrita em arquivo de estruturas genéricas Ao invés de tratar dados como caracteres e strings, dados lidos e escritos são tratados a nível de byte Escrita Binária Conteúdo no Arquivo Conteúdo na Memória

35 Arquivos em modo binário Funções para manipular arquivos binários size_t fwrite (void* p, size_t bytes, size_t count, FILE* fp) size_t fread (void* p, size_t bytes, size_t count, FILE* fp) size_t fseek (FILE* fp, long offset, int origem)

36 Arquivos em modo binário size_t fwrite (void* p, size_t bytes, size_t count, FILE* fp) Parâmetros Ponteiro para o endereço inicial da memória cujo conteúdo será salvo em arquivo Tamanho, em bytes, de cada elemento a ser escrito Número de elementos, a partir do endereço inicial, a serem escritos Ponteiro para o arquivo binário, aberto previamente Definição Escreve dados em arquivos binários

37 Arquivos em modo binário size_t fwrite (void* p, size_t bytes, size_t count, FILE* fp) Parâmetros Ponteiro para o endereço inicial da memória cujo conteúdo será salvo em arquivo Tamanho, em bytes, de cada elemento a ser escrito Número de elementos, a partir do endereço inicial, a serem escritos Ponteiro para o arquivo binário aberto previamente Definição Escreve dados em arquivos binários Assim como no caso de texto, o cursor avança a cada escrita

38 Arquivos em modo binário size_t fwrite (void* p, size_t bytes, size_t count, FILE* fp) Valor de retorno Número de elementos escritos Deve ser igual a count, se não houve erro na escrita

39 Exemplo de Escrita Função para escrever um vetor de alunos typedef struct aluno { int mat; char nome[81]; Aluno; void salva ( char* arquivo, int n, Aluno* vet){ FILE *fp = fopen(arquivo, wb ); if (fp == NULL){ printf( Erro na abertura do Arquivo\n ); exit(1); fwrite(vet,sizeof(aluno),n,fp); fclose(fp);

40 Exemplo de Escrita Função para escrever um vetor de alunos typedef struct aluno { int mat; char nome[81]; Aluno; Arquivo aberto para escrita binária void salva ( char* arquivo, int n, Aluno* vet){ FILE *fp = fopen(arquivo, wb ); if (fp == NULL){ printf( Erro na abertura do Arquivo\n ); exit(1); fwrite(vet,sizeof(aluno),n,fp); fclose(fp);

41 Exemplo de Escrita Função para escrever um vetor de alunos typedef struct aluno { int mat; char nome[81]; Aluno; Escreve no arquivo n elementos do vetor vet, que são do tipo Aluno void salva ( char* arquivo, int n, Aluno* vet){ FILE *fp = fopen(arquivo, wb ); if (fp == NULL){ printf( Erro na abertura do Arquivo\n ); exit(1); fwrite(vet,sizeof(aluno),n,fp); fclose(fp);

42 Arquivos em modo binário size_t fread (void* p, size_t bytes, size_t count, FILE* fp) Parâmetros Ponteiro para o endereço inicial da memória, a partir do qual os bytes lidos do arquivo serão colocados Tamanho, em bytes, de cada elemento a ser lido Número de elementos a serem lidos do arquivo Ponteiro para o arquivo binário, aberto previamente Definição Lê dados de arquivos binários

43 Arquivos em modo binário size_t fread (void* p, size_t bytes, size_t count, FILE* fp) Parâmetros Ponteiro para o endereço inicial da memória, a partir do qual os bytes lidos do arquivo serão colocados Tamanho, em bytes, de cada elemento a ser lido Número de elementos a serem lidos do arquivo Ponteiro para o arquivo binário, aberto previamente Definição Lê dados de arquivos binários Assim como no caso de texto, o cursor avança a cada escrita

44 Arquivos em modo binário size_t fread (void* p, size_t bytes, size_t count, FILE* fp) Valor de retorno Número de elementos lidos Menor que count se final de arquivo for atingido ou ocorrer um erro Para checar final do arquivo, utiliza-se a função: int feof (FILE* fp) Retorna valor maior que 0 se final do arquivo for atingido, 0 senão

45 Arquivos em modo binário size_t fread (void* p, size_t bytes, size_t count, FILE* fp) Valor de retorno Número de elementos lidos Menor que count se final de arquivo for atingido ou ocorrer um erro Para checar final do arquivo, utiliza-se a função: int feof (FILE* fp) Retorna 1 se final do arquivo for atingido, 0 senão Por que não utilizamos simplesmente o valor EOF, como em arquivos no modo texto?

46 Arquivos em modo binário size_t fread (void* p, size_t bytes, size_t count, FILE* fp) Valor de retorno Número de elementos lidos Menor que count se final de arquivo for atingido ou ocorrer um erro Para checar final do arquivo, utiliza-se a função: int feof (FILE* fp) Retorna 1 se final do arquivo for atingido, 0 senão Em binário, qualquer valor de inteiro pode ser lido, e não apenas 0 a 255 (valores ASCII para caracteres). Dessa forma, se valor for igual a EOF, podemos inferir erroneamente o fim do arquivo

47 Exemplo de Escrita Leitura de um arquivo com vetor de alunos void carrega ( char* arquivo, int n, Aluno* vet){ FILE *fp = fopen(arquivo, rb ); if (fp == NULL){ printf( Erro na abertura do Arquivo\n ); exit(1); fread(vet,sizeof(aluno),n,fp); fclose(fp); Lembre-se que o vetor vet deve ser alocado previamente, com espaço suficiente.

48 Exemplo com listas encadeadas E se quiséssemos escrever uma lista encadeada? Poderíamos simplesmente escrever elementos do tipo Lista? typedef struct aluno { int mat; char nome[81]; Aluno; typedef struct lista { Aluno info; struct lista *prox; Lista;

49 Exemplo com listas encadeadas E se quiséssemos escrever uma lista encadeada? Não é suficiente escrever diretamente os elementos!! Lista não é armazenada de forma sequencial Valor da variável prox se altera a cada execução do programa Depende do gerenciamento de memória typedef struct aluno { int mat; char nome[81]; Aluno; typedef struct lista { Aluno info; struct lista *prox; Lista;

50 Exemplo com listas encadeadas E se quiséssemos escrever uma lista encadeada? Sugestões? typedef struct aluno { int mat; char nome[81]; Aluno; typedef struct lista { Aluno info; struct lista *prox; Lista;

51 Exemplo com listas encadeadas E se quiséssemos escrever uma lista encadeada? Sugestões? Escrever somente a estrutura Aluno Elementos escritos na ordem da lista typedef struct aluno { int mat; char nome[81]; Aluno; typedef struct lista { Aluno info; struct lista *prox; Lista;

52 Exemplo com listas encadeadas Escrevendo uma lista encadeada void salva ( char* arquivo, Lista* lst){ Lista* p; FILE *fp = fopen(arquivo,"wb"); if (fp == NULL){ printf("erro na abertura do Arquivo\n"); exit(1); for (p=lst; p!= NULL; p = p->prox) fwrite(&p->info,sizeof(aluno),1,fp); fclose(fp); Lista é percorrida e grava-se as estruturas sequencialmente

53 Exemplo com listas encadeadas Lendo arquivo com lista encadeada Lista* carrega ( char* arquivo){ Lista *lst = lst_cria(); FILE *fp = fopen(arquivo,"rb"); Aluno aux; if (fp == NULL){ printf("erro na abertura do Arquivo\n"); exit(1); while (!feof(fp)){ fread(&aux,sizeof(aluno),1,fp); if (!feof(fp)) lst = lst_insere(lst,aux.mat,aux.nome); fclose(fp); return lst;

54 Exemplo com listas encadeadas Lendo arquivo com lista encadeada Lista* carrega ( char* arquivo){ Lista *lst = lst_cria(); FILE *fp = fopen(arquivo,"rb"); Aluno aux; Lê a cada sizeof(aluno) bytes e insere informações na lista (função lst_insere vista na Aula 10) if (fp == NULL){ printf("erro na abertura do Arquivo\n"); exit(1); while (!feof(fp)){ fread(&aux,sizeof(aluno),1,fp); if (!feof(fp)) lst = lst_insere(lst,aux.mat,aux.nome); fclose(fp); return lst;

55 Exemplo com listas encadeadas Lendo arquivo com lista encadeada Lista* carrega ( char* arquivo){ Lista *lst = lst_cria(); FILE *fp = fopen(arquivo,"rb"); Aluno aux; Atenção: Nesse código, a ordem da lista criada é inversa à ordem da lista original if (fp == NULL){ printf("erro na abertura do Arquivo\n"); exit(1); while (!feof(fp)){ fread(&aux,sizeof(aluno),1,fp); if (!feof(fp)) lst = lst_insere(lst,aux.mat,aux.nome); fclose(fp); return lst;

56 Arquivos em modo binário int fseek (FILE* fp, long offset, int origem) Definição Avança para uma posição específica do arquivo Altera a posição do curso do arquivo Elimina a necessidade de leitura sequencial Parâmetros Ponteiro para o arquivo binário aberto previamente Em quantos bytes o cursor irá avançar Em relação a que posição a função avançará o cursor SEEK_CUR -> Posição atual SEEK_SET -> Início do arquivo SEEK_END -> Final do arquivo

57 Exemplo Leitura do enésimo elemento do vetor de alunos escrito em arquivo void carrega ( FILE* fp, int n){ Aluno aux; fseek(fp,n*sizeof(aluno),seek_set); fread(&aux,sizeof(aluno),1,fp); return aux;