Рассматриваемые нами до этого времени примеры демонстрировали форматированный ввод/вывод информации в файлы. Форматированный файловый ввод/вывод чисел целесообразно использовать только при их небольшой величине и малом количестве, а также при необходимости обеспечения возможности просмотра файлов не программными средствами. В противном случае, конечно, гораздо эффективнее использовать двоичный ввод/вывод, при котором числа хранятся таким же образом, как в ОП компьютера, а не в виде символьных строк. Напомню, что целочисленное (int) или вещественное (float) значение занимает в памяти 4 байта, значение типа double – 8 байт, а символьное значение типа char - 1 байт. Например, число 12345 в текстовом (форматированном) файле занимает 5 байт, а в бинарном файле – 4 байта.

Бинарные файлы , т.е. файлы, в которых информация хранится во внутренней форме представления, применяются для последующего использования программными средствами, их невозможно просматривать не программными средствами. Преимущество бинарных файлов состоит в том, что, во-первых, при чтении/записи не тратится время на преобразование данных из символьной формы представления во внутреннюю и обратно, а во-вторых, при этом не происходит потери точности вещественных чисел. Как в случае форматированного ввода/вывода, так и в случае бинарного ввода/вывода для "правильной" обработки информации из файла необходимо знать какие типы данных, каким образом и в какой последовательности записаны в бинарный файл, тем более, что просмотр бинарного файла с помощью текстового редактора ничего не даст.

Рассмотрим пример, демонстрирующий запись целочисленных элементов динамического массива в бинарный файл и чтение их из данного файла.

#include

#include

#include

using namespace std;

cout << "Vvedite kol-vo elementov celochisl. massiva: "; cin >> N;

int *mas = new int [N];

for(i=0; i

cout << " Vvedite " << i << "-i element: "; cin >> mas[i];

cout << "\nIdet zapis dannyh v fail..." << endl;

ofstream fout("c:\\os\\bin.dat", ios::binary); //созд. вых. бинарного потока

if(!fout) { cout << "\n Oshibka otkrytiya faila!"; getch(); return 1; }

fout.write(reinterpret_cast(mas), N*sizeof(int)); //запись массива в файл

fout.close(); //закрытие потока

cout << "Dannye uspeshno zapisany!" << endl;

for(i=0; i

ifstream fin("c:\\os\\bin.dat", ios::binary); //создание потока для чтения файла

if(!fin) { cout << "\n Oshibka otkrytiya faila!"; getch(); return 1; }

cout << "Fail sodergit:" << endl;

fin.read(reinterpret_cast(mas), N*sizeof(int)); //считывание массива из файла

for(i=0; i

getch(); return 0;

Особое внимание в данной программе надо уделить использованию функций write() (метод класса ofstream) и read() (метод класса ifstream). Эти функции думают о данных в терминах байтов и предназначены для переноса определённого количества байт из буфера данных в файл и обратно. Параметрами этих функций являются адрес буфера и его длина в байтах.

Функция write() предназначена для записи в файл указанного во втором параметре числа байт из указанного в первом параметре адреса буфера данных, а функция read() предназначена для считывания данных из файла. Здесь необходимо отметить, что эти функции работают с буфером данных только типа char. В связи с этим, в данной программе мы использовали оператор reinterpret_cast<> , который преобразует буфер наших данных типа int (mas) в буфер типа char.

Необходимо помнить, что приведение типа с помощью оператора reinterpret_cast необходимо только в тех случаях, когда первый параметр функций write() и read() не является символьным массивом (ведь символ типа char занимает только 1 байт). Кроме того, если необходимо записать или прочитать не массив, а отдельные переменные, то нужно использовать ссылочный механизм (ссылку на адрес буфера данных), например:

ofstream fout(filename, ios::app | ios::binary);

fout.write(reinterpret_cast(& cb), sizeof(float));

Теперь необходимо обсудить второй параметр рассматриваемых функций. В данной программе, в качестве второго параметра мы использовали выражение N*sizeof(int), с помощью которого вычислили количество байт. Например, если у нас 5 целочисленных элементов массива, то число байт будет равно 20. Функция sizeof() возвращает количество байт, отводимое под указанный в качестве параметра тип данных. Например, sizeof(int ) вернёт 4.

Итак, приведённая в этом примере программа позволяет записать в файл bin.dat данные в бинарном виде и считывать их из этого бинарного файла. Причём после считывания эти данные приводятся к типу int, приобретают структуру массива и с ними можно производить любые операции.

Теперь, представим себе, что необходимо написать программу позволяющую считывать данные из файла bin.dat, причём мы знаем только то, что в данном файле записаны элементы целочисленного массива в бинарном виде. Количество записанных элементов (N) нам не известно . При создании программы мы не имеем права использовать константный массив, т.е. выделять память под него на этапе создания программы. Это приведет к ошибочному результату. Поскольку слишком малое значение N приведёт к тому, что считаются не все элементы массива, а слишком большое значение N приведёт к заполнению лишних ячеек случайными значениями.

Рассмотрим, пример программы, позволяющей считывать из бинарного файла элементы целочисленного массива, путём динамического выделения памяти, и для доказательства реалистичности считынных данных вычислять их сумму.

#include

#include

#include

using namespace std;

int N, i, sum=0, dfb; //dfb - длина файла в байтах

ifstream fin("c:\\os\\bin.dat", ios::binary );

if(!fin) { cout << "Oshibka otkrytiya faila!"; getch(); return 1; }

fin.seekg(0, ios::end); //устанавливаем позицию чтения на конец файла (от конца 0 байт)

dfb = fin.tellg(); //получаем значение позиции конца файла (в байтах)

N=dfb/4; //зная, что целое число занимает 4 байта, вычисляем кол-во чисел

int *arr = new int [N]; //создаём динамический массив

fin.seekg(0, ios::beg); //перед чтением данных, перемещаем текущую позицию на начало файла

fin.read(reinterpret_cast(arr), dfb);

cout << "Iz faila schitano " << N << " elementov:" << endl;

for(i=0; i

for(i=0; i

cout << "\n Ih summa = " << sum;

getch(); return 0;

Рассмотрим детально данную программу, в которой мы активно использовали функции seekg() и tellg(), являющиеся методами класса ifstream. Здесь необходимо отметить, что с любым файлом при его открытии связывается так называемая текущая позиция чтения или записи . Когда файл открывается для чтения, эта позиция по умолчанию устанавливается на начало файла. Но достаточно часто бывает нужно контролировать позицию вручную, чтобы иметь возможность читать и писать, начиная с произвольного места файла. Функции seekg() и tellg() позволяют устанавливать и проверять текущий указатель чтения, а функции seekp() и tellp() – выполнять те же действия для указателя записи.

Метод seekg(1_параметр, 2_параметр) перемещает текущую позицию чтения из файла на указанное в 1_параметре число байт относительно указанного во 2_параметре места. 2_параметр может принимать одно из трёх значений:

ios::beg – от начала файла;

ios::cur – от текущей позиции;

ios::end – от конца файла.

Здесь beg, cur и end – являются константами, определёнными в классе ios, а символы:: означают операцию доступа к этому классу. Например, оператор fin.seekg(-10, ios::end); позволяет установить текущую позицию чтения из файла за 10 байтов до конца файла.

Теперь вернёмся к описанию работы программы. Исходя из того, что нам не известно количество чисел записанных в файл, вначале необходимо узнать число чисел. Для этого, с помощью fin.seekg(0, ios::end); мы перемещаемся в конец файла и посредством функции tellg() возвращаем в переменную dfb длину файла в байтах. Функция tellg() возвращает текущую позицию указателя в байтах. Так как длина одного целого числа в байтах нам известна (4 байта), нетрудно вычислить количество записанных в файл чисел, зная длину файла в байтах (N=dfb/4; ). Узнав количество чисел, создаём динамический массив и перемещаемся в начало файла для того, чтобы начать считывание данных с помощью функции read(). После того, как указанное нами число байт данных (dfb) перенесено в буфер данных (arr), считанные таким образом данные приобретают структуру массива и становятся полностью пригодны для каких укодно операций и преобразований.

В приведенном выше примере самым "длинным" является вариант "b ": для него требуется 23 байта (21 байт для строки и 2 байта для целого числа). Для вариантов "n " и "m " требуется 4 и 5 байт соответственно (см. таблицу).

name, publisher item Вариантная часть

Бинарные файлы

Бинарные файлы хранят информацию в том виде, в каком она представлена в памяти компьютера, и потому неудобны для человека. Заглянув в такой файл, невозможно понять, что в нем записано; его нельзя создавать или исправлять вручную - в каком-нибудь текстовом редакторе - и т.п. Однако все эти неудобства компенсируются скоростью работы с данными.

Кроме того, текстовые файлы относятся к структурам последовательного доступа, а бинарные - прямого. Это означает, что в любой момент времени можно обратиться к любому, а не только к текущему элементубинарного файла .

Типизированные файлы

Переменные структурированных типов данных (кроме строкового) невозможно считать из текстового файла. Например, если нужно ввести из текстового файла данные для наполнения записи toy информацией об имеющихся в продаже игрушках (название товара, цена товара и возрастной диапазон, для которого игрушка предназначена):

age: set of 0..18; {в файле задано границами}

то придется написать следующий код:

c: char; i,j,min,max: integer;

a: array of toy;

begin assign(f,input); reset(f);

for i:=1 to 100 do if not eof(f)

then with a[i] do

begin readln(f,name,price,min,max); age:=;

for j:= min to max do age:=age+[j];

Как видим, такое поэлементное считывание весьма неудобно и трудоемко.

Выход из этой ситуации предлагают типизированные файлы - их элементы могут относиться к любому базовому или структурированному типу данных. Единственное ограничение: все элементы должны быть одного и того же типа. Это кажущееся неудобство является

непременным условием для организации прямого доступа к элементам бинарного файла : как и в случае массивов, если точно известна длина каждого компонента структуры, то адрес любого компонента может быть вычислен по очень простой формуле:

<начало_структуры> + <номер_компонента>*<длина_компонента>

Описание типизированных файлов

В разделе var файловые переменные, предназначенные для работы стипизированными файлами , описываются следующим образом:

var <файловая_перем>: file of <тип_элементов_файла>;

Никакая файловая переменная не может быть задана константой.

Назначение типизированного файла

С этого момента и до конца раздела под словом "файл" мы будем подразумевать "бинарный типизированный файл " (разумеется, если специально не оговорено иное).

Команда assign(f,"<имя_файла>"); служит для установления связи между файловой переменнойf и именем того файла, за работу с которым эта переменная будет отвечать.

Строка "<имя_файла> " может содержать полный путь к файлу. Если путь не указан, файл считается расположенным в той же директории, что и исполняемый модуль программы.

Открытие и закрытие типизированного файла

В зависимости от того, какие действия ваша программа собирается производить с открываемым файлом, возможно двоякое его открытие:

reset(f); - открытие файла для считывания из него информации и одновременно длязаписи в него (если такого файла не существует, попытка открытия вызовет ошибку). Эта же команда служит для возвращения указателя на начало файла;

rewrite(f); - открытие файла длязаписи в него информации; если такого файла не существует, он будет создан; если файл с таким именем уже есть, вся содержавшаяся в нем ранее информация исчезнет.

Закрываются типизированные файлы процедуройclose(f) , общей для всех типов файлов.

Считывание из типизированного файла

Чтение из файла, открытого для считывания, производится с помощью команды read() . В скобках сначала указывается имя файловой переменной, а затем - список ввода1) :

Вводить из файла можно только переменные соответствующего объявлению типа, но этот тип данных может быть и структурированным. Cкажем, если вернуться к примеру, приведенному в начале п. "Типизированные файлы ", то станет очевидным, что использованиетипизированного файла вместо текстового позволит значительно сократить текст программы:

type toy = record name: string; price: real;

age: set of 0..18; {задано границами}

var f: file of toy;

a: array of toy; begin

assign(f,input);

for i:=1 to 100 do

if not eof(f) then read(f,a[i]); close(f);

Поиск в типизированном файле

Уже знакомая нам функция eof(f:file):boolean сообщает о достигнутом конце файла. Все остальные функции "поиска конца" (eoln() ,seekeof() иseekeoln() ), свойственные текстовым файлам, нельзя применять к файламтипизированным .

Зато существуют специальные подпрограммы, которые позволяют работать с типизированными файлами как со структурами прямого доступа:

1. Функция filepos(f:file):longint сообщит текущее положение указателя в файлеf . Если он указывает на самый конец файла, содержащегоN элементов, то эта функция выдаст результатN . Это легко объяснимо: элементы файла нумеруются начиная с нуля, поэтому последний элемент имеет номер N-1 . А номерN принадлежит, таким образом, "несуществующему" элементу - признаку конца файла.

2. Функция filesize(f:file):longint вычислит длину файлаf .

3. Процедура seek(f:file,n:longint) передвинет указатель в файлеf на началозаписи с номеромN . Если окажется, чтоn больше фактической длины файла, то указатель будет передвинут и за реальный конец файла.

4. Процедура truncate(f:file) обрежет "хвост" файлаf : все элементы начиная с текущего и до конца файла будут из него удалены. На самом же деле произойдет лишь переписывание признака "конец файла" в то место, куда указывал указатель, а физически "отрезанные" значения останутся на прежних местах - просто они станут "бесхозными".

Запись в типизированный файл

Сохранять переменные в файл, открытый для записи , можно при помощи командыwrite() . Так же как и в случае считывания, первой указывается файловая переменная, а за ней - список вывода:

write(f,a,b,c); - записать в файлf (предварительно открытый длязаписи командамиrewrite(f) илиreset(f) ) переменныеa ,b ,c .

Выводить в типизированный файл можно только переменные соответствующего описанию типа данных. Неименованные и нетипизированные константы нельзя выводить в

типизированный файл.

Типизированные файлы рассматриваются как структуры одновременно и прямого, и последовательного доступа. Это означает, чтозапись возможна не только в самый конец файла, но и в любой другой его элемент. Записываемое значение заместит предыдущее значение в этом элементе (старое значение будет "затерто").

Например, если нужно заместить пятый элемент файла значением, хранящимся в переменной а , то следует написать следующий отрывок программы:

seek(f,5); {указатель будет установлен на начало 5-го элемента}

write(f,a); {указатель будет установлен на начало 6-го элемента}

Бинарный файл - это любой файл на вашем компьютере. Вся информация на компьютере и связанных с ним носителях записана в битах (отсюда и название). Однако, для сравнения, текстовый файл можно прочитать в соответствующих расширению ридерах (простейшие - даже в Блокноте), а исполняемый файл - нет. И хоть фактически txt-файл является тем же бинарным файлом, но когда говорят о проблеме открытия содержимого бинарных файлов, имеют ввиду исполняемые файлы, а также сжатые данные.

Вам понадобится

• - программа Hex Edit.

Инструкция

Загрузите на винчестер прогамму Hex Edit - редактор файлов, представляющий их содержимое в двоичном виде. Откройте программу, дважды кликнув мышью по стартовому файлу. Данное программное обеспечение позволяет в режиме реального времени читать бинарные файлы, изменять содержимое, добавлять свои собственные записи и многое другое. Чтобы полноценно работать в данной среде, вам нужно немного знать об общих понятиях бинарных файлов.

Окно программы мало чем отличается от обычного редактора: знакомые меню и панель с кнопками, тело редактируемого файла, закладки и строка состояния. Откройте бинарный файл через меню File или кликнув по соответствующей пиктограмме на панели. Бинарный файл предстанет перед вами в виде строк с цифрами и буквами. Не путайте эти символы с печатными данными текстовых файлов. Их можно также править, удаляя символы, однако при этом вы удалите ячейки с данными, кусочки файла.

Внесите изменения в содержимое файла. Приложение может показать важные части файла для более удобного поиска, а также имеет гибкую настройку графического отображения двоичного кода. Переключите вид содержимого в режим ASCII+IBM/OEM, чтобы увидеть программный код файла. Если вы внесете неправильные строки в файл, он может работать некорректно, вызвав при этом серьезные последствия у операционной системы персонального компьютера.

Сохраните изменения. Если у вас нет опыта в таком редактировании файлов, будьте готовы к тому, что файл не откроется и откажется работать после внесения изменений. Вы, скорее всего, испортите несколько копий, прежде чем добьетесь результата. Старайтесь не сохранять все изменения в исходный файл, чтобы его содержимое оставалось неизменным.

Вероятно, вы уже встречали понятия «текстовый» и «бинарный», читая какие-нибудь статьи о файлах . И решили, что всё это для вас слишком сложно, вовек не разобраться, поэтому не стали вникать, махнув на это рукой.

Мы же попытаемся растолковать всё максимально простым языком, ведь такие сведения полезны для каждого пользователя , даже самого неискушённого, потому что имеют непосредственное отношение к азам компьютерной безопасности .

Немного теории

Текстовый файл содержит в себе символы ASCII (аббревиатура расшифровывается как American Standard Code for Information Interchange, что-то вроде «американский стандарт кодировки для обмена информацией »).

Фактически ASCII - это таблица, в которой каждой букве, цифре, знаку пунктуации и разным «собакам» со «снежинками» (в смысле, @ и *) выделено по одному байту. То бишь, по восемь нулей и единиц (бит) . Плюс, конечно, управляющие символы вроде перехода к новой строке.

Программа для открытия файлов с символами ASCII преобразовывает байты в буквы, цифры и прочие печатные знаки на дисплее . Конечно, софт должен понимать ту часть таблицы, которая соответствует русскому языку, но это уже вопрос кодировки.

В бинарном файле нули и единицы выстраиваются в последовательности, которые нужны необязательно для отображения текстов (хотя есть и такие, например, *doc). А для чего же, спросите вы. Ответ прост: для всего остального. Программы, фильмы, музыка, изображения - у каждого формата свои структурные принципы организации данных.

Само слово «бинарный» означает «состоящий из двух компонентов», «двойной». Действительно, чётко определить получается только два компонента - ноль и единицу, биты, «кирпичики», из которых сложен файл. Смысл всего остального может проявляться только во время запуска (открытия, воспроизведения).

Изнанка цифрового мира

Заглянуть внутрь бинарного файла можно с помощью специальной программы - HEX-редактора. (От слова Hexadecimal, обозначающего шестнадцатеричную систему счисления.) Такой софт показывает байты в виде их HEX-обозначений, расположенных фактически тоже в виде таблицы (матрицы).

К примеру, байты изображения в формате JPEG, обычной картинки или фотографии, в окошке редактора будут показаны как FF D8 FF 00 04 3A 29 и так далее.

Специалист поймёт, что последовательность байт FF D8 в самом начале указывает на то, что перед нами - именно JPEG. А неспециалистам всё это не так уж интересно.

В HEX-редакторе можно открыть и текстовый файл, чтобы увидеть, какие байты соответствуют конкретным буквам (символам ASCII). Но только разве что из любопытства, всё равно смысла в этом нет.

А вот бинарные файлы, бывает, просматривают в шестнадцатеричном виде с вполне осмысленно и конкретными целями. Например, специалисты антивирусных лабораторий таким образом ищут вредоносный код, дописанный к основному. Кстати, переходим к вопросам безопасности.

Что способно навредить

Текстовый файл не может содержать ничего, кроме символов ASCII. Однако программы бывают не только бинарными, но и состоящими из вышеуказанных символов. Имеются ввиду скрипты, конечно.

Иными словами, файл *txt не заражается в принципе и угрозы не представляет. А если внутри текстового файла - скрипт, то бед натворить он способен немало.

К примеру, файл *bat содержит код разных команд и запускается двойным кликом, как обычная программа. Написаны те команды символами ASCII, но операционная система умеет их интерпретировать - превращать в такие нули и единицы, какие характерны именно для программ.

Но вы, конечно, не жмёте на неведомые bat-файлы, правда? Вот и хорошо.

Предыдущие публикации:

Последнее редактирование: 2012-11-06 14:45:16

Метки материала: ,

записей ), то вполне понятно желание как-то сократить неиспользуемый, но занимаемый объем памяти.

Специально для таких случаев существуют записи с вариантной частью .

Описание записи с вариантной частью

В разделе var запись с вариантной частью описывают так:

var <имя_записи>: record <поле1>: <тип1>; [<поле2>: <тип2>;] [...] case <поле_переключатель>: <тип> of <варианты1>: (<поле3>: <тип3>; <поле4>: <тип4>; ...); <варианты2>: (<поле5>: <тип5>; <поле6>: <тип6>; ...); [...] end;

Невариантная часть записи (до ключевого слова case ) подчиняется тем же правилам, что и обычная запись . Вообще говоря, невариантная часть может и вовсе отсутствовать.

Вариантная часть начинается зарезервированным словом case , после которого указывается то поле записи , которое в дальнейшем будет служить переключателем. Как и в случае обычного оператора case , переключатель обязан принадлежать к одному из перечислимых типов данных (см. лекцию 3). Список вариантов может быть константой, диапазоном или объединением нескольких констант или диапазонов. Набор полей , которые должны быть включены в структуру записи , если выполнился соответствующий вариант, заключается в круглые скобки.

Пример . Для того чтобы описать содержимое библиотеки, необходима следующая информация:

Графы "Название" и "Издательство" являются общими для всех трех вариантов, а остальные поля зависят от типа печатного издания. Для реализации этой структуры воспользуемся записью с вариантной частью :

type biblio = record name,publisher: string; case item: char of "b": (author: string; year: 0..2004); "n": (data: date); "m": (year: 1700..2004; month: 1..12; number: integer); end;

В зависимости от значения поля item , в записи будет содержаться либо 4, либо 5, либо 6 полей .

Механизм использования записи с вариантной частью

Количество байтов, выделяемых компилятором под запись с вариантной частью , определяется самым "длинным" ее вариантом. Более "короткие" наборы полей из других вариантов занимают лишь некоторую часть выделяемой памяти.

В приведенном выше примере самым "длинным" является вариант " b ": для него требуется 23 байта (21 байт для строки и 2 байта для целого числа). Для вариантов " n " и " m " требуется 4 и 5 байт соответственно (см. таблицу).

name, publisher	item	Вариантная часть
...	"b"	author																				year
...	"n"	data
...	"m"	year	month	number
...	"b"	author																				year

Бинарные файлы

Бинарные файлы хранят информацию в том виде, в каком она представлена в памяти компьютера, и потому неудобны для человека. Заглянув в такой файл , невозможно понять, что в нем записано; его нельзя создавать или исправлять вручную - в каком-нибудь текстовом редакторе - и т.п. Однако все эти неудобства компенсируются скоростью работы с данными.

Кроме того, текстовые файлы относятся к структурам последовательного доступа , а бинарные - прямого. Это означает, что в любой момент времени можно обратиться к любому, а не только к текущему элементу