4.5. Произвольный доступ: перемещения внутри файла
До сих пор мы обсуждали последовательный ввод/вывод, при котором данные читаются или записываются с начала файла и продолжаются до его конца. Часто это все, что требуется программе. Однако, возможно осуществление произвольного ввода/вывода; т.е. читать данные из произвольного положения в файле без необходимости предварительного чтения всего, что находится перед этим местом.
Смещение дескриптора файла является положением внутри открытого файла, начиная с которого будет осуществляться следующая операция чтения или записи. Программа устанавливает смещение с помощью системного вызова
lseek
:
#include <sys/types.h> /* для off_t; POSIX */
#include <unistd.h> /* объявления lseek и значений whence */
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
Тип
off_t
(тип смещения) является знаковым целым, представляющим позиции байтов (смещений от начала) внутри файла. На 32-разрядных системах тип представлен обычно как
long
. Однако, многие современные системы допускают очень большие файлы, в этом случае
off_t
может быть более необычным типом, таким, как C99
int64_t
или какой-нибудь другой расширенный тип.
lseek
принимает три следующих аргумента.
int fd
Дескриптор открытого файла.
off_t offset
Позиция, в которую нужно переместиться. Интерпретация этого значения зависит от параметра
whence
.
offset
может быть положительным или отрицательным; отрицательные значения перемещают к началу файла; положительные значения перемещают к концу файла.
int whence
Описывает положение в файле, относительно которого отсчитывается
offset
. См. табл. 4.4.
Таблица 4.4. Значения
whence
для
lseek
Именованная константа
Значение
Комментарий
SEEK_SET
0
offset
абсолютно, т.е. относительно начала файла
SEEK_CUR
1
offset
относительно текущей позиции в файле
SEEK_END
2
offset
относительно конца файла.
Большое количество старого кода использует числовые значения, приведенные в табл. 4.4. Однако, любой новый код, который вы пишете, должен использовать символические имена, значение которых более ясно.
Смысл значений и их действие на положение в файле показаны на рис. 4.1. При условии, что файл содержит 3000 байтов и что перед каждым вызовом
lseek
текущим является смещение 2000 байтов, новое положение после каждого вызова будет следующим.
Рис. 4.1. Смещения для
lseek
Отрицательные смещения относительно начала файла бессмысленны; они вызывают ошибку «недействительный параметр».
Возвращаемое значение является новым положением в файле. Поэтому, чтобы получить ваше текущее местоположение в файле, используйте
off_t curpos;
...
curpos = lseek(fd, (off_t)0, SEEK_CUR);
Буква
l
в
lseek
означает
long
.
lseek
был введен в V7 Unix, когда размеры файлов были увеличены; в V6 был простой системный вызов
seek
. В результате большое количество старой документации (и кода) рассматривает параметр offset как имеющий тип
long
, и вместо приведения к типу
off_t
довольно часто можно видеть суффикс L в константных значениях смешений:
curpos = lseek(fd, 0L, SEEK_CUR);
На системах с компилятором стандартного С, где
lseek
объявлена с прототипом, такой старый код продолжает работать, поскольку компилятор автоматически преобразует 0L из
long
в
off_t
, если это различные типы.
Одной интересной и важной особенностью
lseek
является то, что она способна устанавливать смещение за концом файла. Любые данные, которые впоследствии записываются в это место, попадают в файл, но с образованием «интервала» или «дыры» между концом предыдущих данных файла и началом новых данных. Данные в промежутке читаются, как если бы они содержали все нули.
Следующая программа демонстрирует создание дыр. Она записывает три экземпляра
struct
в начало, середину и дальний конец файла. Выбранные смешения (строки 16–18, третий элемент каждой структуры) произвольны, но достаточно большие для демонстрации особенности:
1 /* ch04-holes.c --- Демонстрация lseek и дыр в файлах. */
2
3 #include <stdio.h> /* для fprintf, stderr, BUFSIZ */