10.7. Копирование файла

10.7. Копирование файла

Проблема

Требуется скопировать файл, причем так, чтобы эта операция была переносимой, т.е. без использования зависящего от ОС программного интерфейса.

Решение

Используйте файловые потоки С++, определенные в <fstream>, для копирования одного потока в другой. Пример 10.9 показывает, как можно скопировать поток с помощью буфера

Пример 10.9. Копирование файла

#include <iostream>

#include <fstream>

const static int BUF_SIZE = 4096;

using std::ios_base;

int main(int argc, char** argv) {

 std::ifstream in(argv[1],

  ios_base::in | ios_base::binary);  // Задается двоичный режим, чтобы

 std::ofstream out(argv[2],          // можно было обрабатывать файлы с

  ios_base::out | ios_base::binary), // любым содержимым

 // Убедитесь, что потоки открылись нормально...

 char buf[BUF_SIZE];

 do {

  in.read(&buf[0], BUF_SIZE);      // Считать максимум n байт в буфер,

  out.write(&buf[0], in.gcount()); // затем записать содержимое буфера

 } while (in.gcount() > 0);        // в поток вывода.

 // Проверить наличие проблем в потоках...

 in.close();

 out.close();

}

Обсуждение

Можно посчитать, что копирование файла — это простая операция чтения из одного потока и записи в другой поток. Однако библиотека потоков C++ достаточно большая, и существует несколько различных способов чтения и записи потоков, поэтому надо обладать некоторыми знаниями об этой библиотеке, чтобы избежать ошибок, снижающих производительность этой операции.

Пример 10.9 работает быстро, потому что используется буферизация ввода-вывода. Функции read и write оперируют сразу всем содержимым буфера вместо посимвольного копирования, когда в цикле считывается символ из потока ввода в буфер и затем записывается в поток вывода. При их выполнении не делается никакого форматирования, подобного тому, которое выполняется операторами сдвига влево и вправо, что ускоряет выполнение операции. Кроме того, поскольку потоки работают в двоичном режиме, не надо специально обрабатывать символы EOF. В зависимости от используемого вами оборудования, ОС и т.д. вы получите различный результат при различных размерах буфера. Экспериментально вы можете найти наилучшие параметры для вашей системы

Однако можно добиться большего. Все потоки C++ уже буферизуют данные при их чтении и записи, поэтому в примере 10.9 фактически выполняется двойная буферизация. Поток ввода имеет свой собственный внутренний буфер потока, который содержит символы, прочитанные из исходного файла, но еще не обработанные с помощью read, operator<<, getc или любых других функций-членов, а поток вывода имеет буфер, который содержит вывод, записанный в поток, но не в «пункт назначения» (в случае применения ofstream это файл, но могла бы быть строка, сетевое соединение и кто знает, что еще). Поэтому лучше всего обеспечить непосредственный обмен данных буферов. Вы это можете сделать с помощью оператора operator<<, который работает иначе с буферами потоков. Например, вместо цикла do/while приведенного в примере 10.9, используйте следующий оператор.

out << in.rdbuf();

Не следует размещать этот оператор в теле цикла, замените весь цикл одной строкой. Это выглядит немного странно, поскольку обычно оператор operator<< говорит, «возьмите правую часть и передайте ее в поток левой части», однако, поверьте мне, эта запись имеет смысл, rdbuf возвращает буфер потока ввода, а реализация operator<<, принимающая буфер потока справа, считывает каждый символ буфера ввода и записывает его в буфер вывода. Когда буфер ввода заканчивается, он «знает», что должен заново заполнить себя данными из реального источника, a operator<< ведет себя не лучше.

Пример 10.9 показывает, как можно скопировать содержимое файла, но ваша ОС отвечает за управление файловой системой, которая осуществляет копирование, так почему бы не предоставить право ОС сделать эту работу? В большинстве случаев на это можно ответить, что прямой вызов программного интерфейса ОС, конечно, не является переносимым решением. Библиотека Boost Filesystem скрывает от вас множество зависящих от ОС программных интерфейсов, предоставляя функцию copy_file, которая выполняет системные вызовы ОС для той платформы, для которой она компилируется. Пример 10.10 содержит короткую программу, которая копирует файл из одного места в другое.

Пример 10.10. Копирование файла при помощи Boost

#include <iostream>

#include <string>

#include <boost/filesystem/operations.hpp>

#include <boost/filesystem/fstream.hpp>

using namespace std;

using namespace boost::filesystem;

int main(int argc, char** argv) {

 // Проверка параметров...

 try {

  // Преобразовать аргументы в абсолютные пути, используя «родное»

  // форматирование

  path src = complete(path(argv[1], native));

  path dst = complete(path(argv[2], native));

  copy_file(src, dst);

 } catch (exception& e) {

  cerr << e.what() << endl;

 }

 return(EXIT_SUCCESS);

}

В этой небольшой программе все же имеется несколько ключевых вопросов, которые необходимо пояснить, поскольку другие рецепты данной главы используют библиотеку Boost Filesystem. Во первых, центральным компонентом библиотеки Boost Filesystem является класс path, описывающий независимым от ОС способом путь к файлу или каталогу. Вы можете создать path, используя как переносимый тип строки, так и специфичный для конкретной ОС. В примере 10.10 я создаю путь path из аргументов программы (этот путь я затем передаю функции complete, которую мы вскоре рассмотрим).

path src = complete(path(argv[1], native));

Первый аргумент — это текстовая строка, представляющая путь, например «tmp\foo.txt», а второй аргумент — имя функции, которая принимает аргумент типа string и возвращает значение типа Boolean, которое показывает, удовлетворяет или нет путь определенным правилам. Функция native говорит о том, что проверяется родной формат ОС. Я его использовал в примере 10.10, потому что аргументы берутся из командной строки, где они, вероятно, вводятся человеком, который, по-видимому, использует родной формат ОС при задании имен файлов. Существует несколько функций, предназначенных для проверки имен файлов и каталогов и названия которых не требует пояснений: portable_posix_name, windows_name, portable_name, portable_directory_name, portable_file_name и no_check. Особенности работы этих функций вы найдете в документации.

Функция complete формирует абсолютный путь, используя текущий рабочий каталог и переданный ее относительный путь. Так, я могу следующим образом создать абсолютный путь к исходному файлу.

path src = complete(path("tmp\foo.txt", native));

В том случае, если первый аргумент уже имеет абсолютное имя файла, функция complete выдает заданное значение и не будет пытаться его присоединить к текущему рабочему каталогу. Другими словами, в следующем операторе, выполняемом при текущем каталоге «c:myprograms», последний будет проигнорирован, потому что уже задан полный путь.

path src = complete(path("c:\windows\garbage.txt", native));

Многие функции из библиотеки Boost Filesystem будут выбрасывать исключения, если не удовлетворяется некоторое предусловие. Это подробно описано в документации, но хорошим примером является сама функция copy_file. Файл должен существовать перед копированием, поэтому если исходного файла нет, операция не будет завершена успешно и copy_file выбросит исключение. Перехватите исключение, как я это сделал в примере 10.10, и вы получите сообщение об ошибке, объясняющее, что произошло.