Ввод и вывод

Ввод и вывод

Функции ввода и вывода в стандартной библиотеке Си позволяют читать данные из файлов или получать их с устройств ввода (например, с клавиатуры) и записывать данные в файлы, или выводить их на различные устройства (например, на принтер).

Функции ввода/вывода делятся на три класса:

1) Ввод/вывод верхнего уровня (с использованием понятия "поток").

2) Ввод/вывод для консольного терминала путем непосредственного обращения к нему.

3) Ввод/вывод нижнего уровня (с использованием понятия "дескриптор").

В библиотеке есть также функции для работы с последовательным портом (СОМ), они отнесены условно ко второй группе.

функции ввода/вывода верхнего уровня обеспечивают буферизацию работы с файлами. Это означает, что, когда производится чтение информации из файла или запись информации в файл, обмен информацией осуществляется не между программой и указанным файлом, а между программой и промежуточным буфером, расположенным в оперативной памяти.

Если производится операция записи в файл, то информация из буфера записывается в файл при заполнении буфера или при закрытии файла (или при выполнении каких-то других условий, смотри ниже). Если информация считывается из файла, то она на самом деле берется из буфера, а в буфер информация считывается из файла при открытии файла и впоследствии каждый раз при исчерпании (опустошении) буфера. Буферизация ввода/вывода выполняется автоматически, она позволяет ускорить выполнение программы за счет уменьшения количества обращений к сравнительно медленно работающим внешним устройствам.

Для пользователя файл, открытый на верхнем уровне, представляется как последовательность считываемых или записываемых байтов. Чтобы отразить эту особенность организации ввода/вывода, предложено понятие "поток" (соответствует английскому слову stream). Когда файл открывается, с ним связывается поток, выводимая информация записывается "в поток", считываемая информация берется "из потока".

Когда поток открывается для ввода/вывода, он связывается со структурой типа FILE (имя типа FILE определяется с помощью конструкции typedef в файле stdio.h). Структура содержит разнообразную информацию о файле. При открытии файла с помощью функции fopen возвращается указатель на структуру типа FILE. Этот указатель (указатель потока) используется для последующих операций с файлом, пользователь не обязан вникать в способ организации потока, он только должен сохранить полученный указатель и передавать его значение всем библиотечным функциям, используемым для ввода/вывода через этот поток.

Функции в/в верхнего уровня дают возможность для буферизованного форматированного и неформатированного ввода/вывода.

Функции в/в верхнего уровня относятся к числу функций, одинаково реализуемых в различных ОС и на разных компьютерах, с их помощью пользователь имеет возможность писать переносимые программы.

Функции ввода/вывода для консоли и порта распространяют возможности функций ввода/вывода верхнего уровня на этот класс устройств, добавляя новые возможности.

Они позволяют читать или записывать на консоль (терминал) или в порт ввода/вывода (например, порт принтера). Функции в/в с портом читают или записывают данные побайтно. Некоторые дополнительные режимы устанавливаются для в/в с консоли (например: ввод с эхо-печатью символов и без эхо-печати).

Функции в/в для консоли и порта являются уникальными для компьютеров типа IBM/PC.

Функции в/в низкого уровня не выполняют буферизацию и форматирование данных; они позволяют непосредственно пользоваться средствами ввода/вывода операционной системы.

При низкоуровневом открытии файла (при помощи функции open) с ним связывается дескриптор (handle). Дескриптор является целым значением, характеризующим размещение информации об открытом файле во внутренних таблицах системы. Дескриптор используется при последующих операциях с файлом.

Функции в/в нижнего уровня из стандартной библиотеки целесообразно использовать при разработке своей собственной подсистемы ввода/вывода.

Функции в/в нижнего уровня переносимы в рамках некоторых систем программирования Си, в частности относящихся к ОС UNIX.