Давайте остановимся и подумаем о возможностях программы ввод-вывод4. Она осуществляет вывод на экран символов независимо от того, откуда они поступают. Предположим, мы сумели сделать так, что программа вводит символы из некоторого файла. В этом случае она будет осуществлять вывод содержимого файла на экран и остановится только тогда, когда достигнет конца файла, поскольку обнаружит признак EOF. Или предположим, что у нас есть способ организовать вывод результатов работы программы в некоторый файл. Тогда можно набрать какой-нибудь текст на клавиатуре и при помощи программы ввод-вывод4 поместить его во внешнюю память. Или мы могли бы выполнить оба действия одновременно: например, осуществить ввод данных из одного файла и переслать их в другой. В этом случае программа ввод-вывод4 использовалась бы для копирования файлов. Следовательно, наша маленькая программа могла бы просматривать содержимое файлов, создавать новые файлы и получать копии файлов. Неплохо для такой короткой программы! Ключ к решению этих проблем - в управлении вводом и выводом. Это послужит темой представленного ниже обсуждения.
ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ И РАБОТА С ФАЙЛАМИ
Понятие ввода-вывода включает в себя функции, данные и устройства. Рассмотрим, например, нашу программу ввод-вывод4. В ней используется функция getchar( ), осуществляющая ввод, причем устройство ввода - клавиатура (в соответствии с нашим предположением), а входные данные - отдельные символы. Нам бы хотелось сохранить функции ввода и тип данных, но изменить источник их поступления в программу. Зададимся вопросом: откуда программа узнает, где искать входные данные?
По умолчанию Си-программа рассматривает "стандартный ввод" как источник поступления данных. "Стандартным вводом называется устройство, принятое в качестве обычного средства ввода данных в машину. Это может быть устройство чтения данных с магнитной ленты или перфокарт, телетайп или (как мы продолжаем считать) терминал. Современная машина - это послушный инструмент, и мы можем воздействовать на нее так, чтобы она вводила данные из любого источника. В частности, мы можем сообщить программе, что источник входных данных - файл, а не клавиатура.
Существуют два способа написания программ, работающих с файлами. Первый способ заключается в явном использовании специальных функций, которые открывают и закрывают файлы, организуют чтение и запись данных и т. п.; мы не хотим пока касаться этого вопроса. Второй способ состоит в том, чтобы использовать программу, спроектированную первоначально в предположении, что данные в нее вводятся с клавиатуры и выводятся на экран, переключить ввод и вывод на другие информационные каналы: например, из файла в файл. Этот способ в некоторых отношениях обладает меньшими возможностями, чем первый, но зато гораздо проще в использовании. Мы изучим понятие переключения в данном разделе.
ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА UNIX.
Переключение вывода
Предположим, вы осуществили компиляцию программы ввод-вывод4 и поместили выполняемый объектный код в файл с именем getput4. Затем, чтобы запустить данную программу, вы вводите с терминала только имя файла
getput4
и программа выполняется так, как было описано выше, т. е. получает в качестве входных данных символы, вводимые с клавиатуры. Теперь предположим, что вы хотите посмотреть, как наша программа работает с "текстовым файлом" с именем words. (Текстовый файл - это файл, содержащий некоторый текст, т е. данные в виде символов. Это может быть, например, очерк или программа на языке Си. Файл, содержащий команды на машинном языке, например файл, полученный в результате компиляции данной программы, не является текстовым. Поскольку наша программа занимается обработкой символов, она должна использоваться вместе с текстовыми файлами.) Все, что для этого требуется - ввести вместо команды, указанной выше, следующую:
getput4 < words
Символ < служит обозначением операции переключения, используемой в ОС UNIX. Выполнение указанной операции приводит к тому, что содержимое файла words будет направлено в файл с именем getput4. Сама программа ввод-вывод4 не знает (и не должна знать), что входные данные поступают из некоторого файла, а не с терминала; на ее вход просто поступает поток символов, она читает их и последовательно по одному выводит на печать до тех пор, пока не встретит признак EOF. В операционной системе UNIX файлы и устройства ввода-вывода в логическом смысле представляют собой одно и то же, поэтому теперь файл для данной программы является "устройством" ввода-вывода. Если вы попробуете ввести команду
getput4 < words
то в результате на экране могут появиться, например, следующие строки:
В одном мгновеньи видеть вечность,
Огромный мир - в зерне песка,
В единой горсти - бесконечность,
И небо - в чашечке цветка.
Переключение ввода
Теперь предположим (если вы еще не устали и в состоянии что-нибудь предположить), вам хочется, чтобы слова, вводимые с клавиатуры, попадали в файл с именем mywords. Для этого вы должны ввести команду
getput4 > mywords
и начать ввод символов. Символ > служит обозначением еще одной операции переключения, используемой в ОС UNIX. Ее выполнение приводит к тому, что создается новый файл с именем mywords, а затем результат работы программы ввод-вывод4, представляющий собой копию вводимых символов, направляется в данный файл. Если файл с именем mywords уже существует, он обычно уничтожается, и вместо него создается новый. (В некоторых реализациях ОС UNIX, однако, вам предоставляется возможность защитить существующие файлы.) На экране в данном случае появятся лишь вводимые вами символы; их же копии будут направлены в указанный файл. Чтобы закончить работу программы, введите признак EOF; в системе UNIX это обычно символ [CTRL/d]. Попробуйте воспользоваться описанной здесь операцией. Если вам ничего другого не придет в голову, просто воспроизведите на своей машине пример, приведенный ниже. Знак приглашения, выводимый на экран интерпретатором команд SHELL, обозначается здесь символом %. Не забывайте оканчивать каждую введенную строку символом [возврат], чтобы содержимое буфера пересылалось в программу.
% getput4 > mywords
у вас не должно быть трудностей с запоминанием того, какая операция переключения для чего предназначена. Необходимо помнить только, что знак каждой операции указывает на направление информационного потока. Вы можете по ассоциации представлять себе этот знак в виде воронки. [CTRL/d]
После того как введен символ [CTRL/d], программа заканчивает свою работу и возвращает управление операционной системе UNIX, на что указывает повторное появление знака приглашения. Как убедиться в том, что наша программа вообще работала? В ОС UNIX существует команда Is, которая выводит на экран имена файлов; обращение к ней должно продемонстрировать вам, что файл с именем mywords теперь существует. Чтобы проверить его содержимое, вы можете воспользоваться командой cat или запустить заново программу ввод-вывод4, направляя в нее на этот раз содержимое входного файла.
% getput4 < mywords
Комбинированное переключение
Предположим теперь, что вы хотите создать копию файла mywords и назвать ее savewords. Введите для этого команду
getput4 < mywords > savewords
и требуемое задание будет выполнено. Команда
getput4 > savewords < mywords
приведет к такому же результату, поскольку порядок указания операций переключения не имеет значения. Нельзя использовать в одной команде один и тот же файл и для ввода и для вывода одновременно.
getput4 mywords НЕПРАВИЛЬНО
Причина этого заключается в том, что указание операци, > mywords приводит к стиранию исходного файла перед его использованием в качестве входного.
РИС. 6.5. Комбинированное переключение.
Теперь, мы думаем, настало время суммировать правила, касающиеся использования двух операций переключения < и >.
1. Операция переключения связывает выполняемую программу (в том числе и стандартные команды ОС UNIX) с некоторым файлом. Она не может использоваться для связи одного файла с другим или одной программы с другой.