programación i - unidad 6: punteros, apuntadores o archivos
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Freddy Tejada-Escobar, MSc.
Programación I - Unidad 6: Punteros, Apuntadores o Archivos
Unidad 6: Punteros, Apuntadores o Archivos
Introducción
Declaraciones e inicialización de variables apuntadores
Operadores de apuntadores
Paso de argumentos a funciones por referencia mediante apuntadores
Uso de const con apuntadores
Ordenamiento por selección mediante el uso del paso por referencia
Operador sizeof
Expresiones y aritmética de apuntadores
Relación entre apuntadores y arreglos
Arreglos de apuntadores
Apuntadores a funciones
Introducción al procesamiento de cadenas basadas en apuntador
Introducción
Los Punteros o Apuntadores, son variables que contienen la dirección de otravariable.
Los usos principales, que tienen, los punteros, son los siguientes:
Nos ayuda, para que una función devuelva más de un valor. Por ejemplo, unafunción que devuelva un vector de enteros, en dicha función mandamos ladirección del primer elemento a la función principal, y a partir de ella,imprimimos todos los valores contenidos en el vector.
Mejor uso de la memoria dinámica. Esto es lo que más nos tiene cuenta, ellector debe tener presente que, el uso de punteros, ayuda a ahorrar memoriay por consiguiente, hace más efectivo el uso y administración de la misma.
Introducción
Las generalidades relacionadas con archivos antes de empezar a utilizarlos yprogramarlos. Es necesario involucrarse con la terminología relacionada comoarchivo, registro, campo, etc. También es recomendable conocer lasclasificaciones generales y las operaciones fundamentales con archivos.
¿Cómo surge la necesidad de utilizar archivos?
Hasta este instante sólo hemos trabajado ejecutando los programas yalmacenándolos en la memoria R.A.M.
Pero algunas aplicaciones exigen transportar los datos de una computadora aotra. De ahí surge la necesidad de almacenar dichos datos de forma permanenteque permita retenerlos en ciertos dispositivos de almacenamiento secundariopor un período de tiempo largo sin necesidad de suministrarles energía, de talforma que permitan transportarlos y utilizarlos en otro equipo computacional.
Introducción
Introducción
Definiciones básicas
Datos: Básicamente se refieren a los testimonios individuales relacionados conhechos, ya sean características de ciertos objetos de estudio o condicionesparticulares de situaciones dadas. Los elementos individuales de los archivos sellaman datos o campos. Por ejemplo: un cheque de un banco tiene los siguientescampos: Cuenta habiente, Número de cheque, Fecha, Persona a la que se le paga,Monto numérico, Monto con letra, Nota, Identificación del banco, Número decuenta y Firma. Cada campo es definido por un tipo de dato.
Introducción
Definiciones básicas
Registro: Es el conjunto completo de datos relacionados pertenecientes a unaentrada. Por ejemplo: Un almacén puede retener los datos de sus productos enregistros de acuerdo al formato.
Registro:
Introducción
Definiciones básicas
Registro:
Introducción
Definiciones básicas
Archivo: En términos computacionales es una colección de datos que tiene unnombre y se guardan en dispositivos de almacenamiento secundario, los cualespueden ser magnéticos, ópticos, electrónicos, etc. Por ejemplo: discos durosinternos o externos, CD´s, ZIP drives, flash drives, memory sticks, entre otrasunidades de almacenamiento.
Introducción
Definiciones básicas
Archivo:
Declaraciones e inicialización de variables apuntadores Antes de escribir o leer datos de un archivo es necesario abrirlo. Al abrir el
archivo se establece comunicación entre el programa y el sistema operativo acerca de cómo accesarlo. Es necesario que el programa le proporcione al sistemaoperativo el nombre completo del archivo y la intención de uso (leer o escribirdatos), entonces se definen áreas de comunicación entre ellos. Una de estasáreas es una estructura que controla el archivo (alias del archivo), de esta formacuando se solicita una operación del archivo, se recibe una respuesta que informael resultado mediante un apuntador. Cada archivo abierto requiere un alias parapoder realizar operaciones en él.
Declaraciones e inicialización de variables apuntadores La estructura del archivo contiene información del archivo que se está usando, así
como el tamaño actual y la localización de los buffers de datos.
Declaraciones e inicialización de variables apuntadores Las declaraciones de punteros o apuntadores, pueden ser:
Variables con un tipo de dato asociado
int *ptr;
char *texto;
FILE *alias;
Los apuntadores pueden ser inicializados con valor NULL o un dato particular.
Declaraciones e inicialización de variables apuntadores C define la estructura de datos FILE en el fichero de
cabecera stdio.h para el manejo de ficheros. Nosotros siempreusaremos punteros a estas estructuras.
La definición de ésta estructura depende del compilador, pero engeneral mantienen un campo con la posición actual delectura/escritura, un buffer para mejorar las prestaciones de acceso alfichero y algunos campos para uso interno.
Operadores de apuntadores
Operador de dirección (&)
Aplicado sobre una variable devuelve la dirección en memoria dondeestá almacenada.
Ejemplo:1. int *intPtr, n;
2. intPrt = &n; //intPtr apunta a n
Operadores de apuntadores
Operador de indirección (*)
Aplicado sobre un puntero retorna el valor al que apunta.
Ejemplo:1. int *intPtr; //intPtr es un puntero que apunta a una variable de tipo int.
2. int n = 5; //n es una variable de tipo int.
3. intPtr = &n; //intPtr apunta a n.
4. *intPtr = 6; //n es ahora 6
Operadores de apuntadores
Operador de indirección (*)
El operador de indirección también es útil si queremos visualizar las direccionesalas que apunta un puntero, aunque esto es un caso poco común.
Veamos un ejemplo:
1. int i = 10;
2. int *entero = &i;
3. cout << entero << endl;
4. cout << *entero << endl;
La tercera línea mostrará la dirección a la que apunta entero
La cuarta línea mostrará 10
Clasificación de los archivos
Clasificación de los archivos
En cuanto al tipo de acceso, en C y C++ podemos clasificar los archivos segúnvarias categorías:
Dependiendo de la dirección del flujo de datos:
De entrada: los datos se leen por el programa desde el archivo.
De salida: los datos se escriben por el programa hacia el archivo.
De entrada/salida: los datos pueden se escritos o leídos.
Clasificación de los archivos
Dependiendo del tipo de valores permitidos a cada byte:
De texto: sólo están permitidos ciertos rangos de valores para cada byte.Algunos bytes tienen un significado especial, por ejemplo, el valorhexadecimal 0x1A marca el fin de fichero. Si abrimos un archivo en modotexto, no será posible leer más allá de un byte con ese valor, aunque el ficherosea más largo.
Binarios: están permitidos todos lo valores para cada byte. En estos archivosel final del fichero se detecta de otro modo, dependiendo del soporte y delsistema operativo. La mayoría de las veces se hace guardando la longitud delfichero. Cuando queramos almacenar valores enteros, o en coma flotante, oimágenes, etc, deberemos usar este tipo de archivos.
Clasificación de los archivos
Según el tipo de acceso: Archivos secuenciales: imitan el modo de acceso de los antiguos ficheros
secuenciales almacenados en cintas magnéticas y
Archivos de acceso aleatorio: permiten acceder a cualquier punto de ellospara realizar lecturas y/o escrituras.
Clasificación de los archivos Según la longitud de registro:
Longitud variable: en realidad, en este tipo de archivos no tiene sentido hablar delongitud de registro, podemos considerar cada byte como un registro. También puedesuceder que nuestra aplicación conozca el tipo y longitud de cada dato almacenado enel archivo, y lea o escriba los bytes necesarios en cada ocasión. Otro caso es cuando seusa una marca para el final de registro, por ejemplo, en ficheros de texto se usa elcarácter de retorno de línea para eso. En estos casos cada registro es de longituddiferente.
Longitud constante: en estos archivos los datos se almacenan en forma de registro detamaño constante. En C usaremos estructuras para definir los registros. C dispone defunciones de biblioteca adecuadas para manejar este tipo de ficheros.
Mixtos: en ocasiones pueden crearse archivos que combinen los dos tipos de registros,por ejemplo, dBASE usa registros de longitud constante, pero añade un registroespecial de cabecera al principio para definir, entre otras cosas, el tamaño y el tipo delos registros.
Clasificación de los archivos
Es posible crear archivos combinando cada una de estas categorías, por ejemplo:archivos secuenciales de texto de longitud de registro variable, que son los típicosarchivos de texto. Archivos de acceso aleatorio binarios de longitud de registroconstante, normalmente usados en bases de datos. Y también cualquiercombinación menos corriente, como archivos secuenciales binarios de longitudde registro constante, etc.
En cuanto a cómo se definen estas propiedades, hay dos casos. Si son binarios ode texto o de entrada, salida o entrada/salida, se define al abrir el fichero,mediante la función fopen en C o mediante el método open de fstream en C++.
La función open usa dos parámetros. El primero es el nombre del fichero quecontiene el archivo. El segundo es en modo que es una cadena que indica elmodo en que se abrirá el archivo: lectura o escritura, y el tipo de datos quecontiene: de texto o binarios.
Clasificación de los archivos
En C, los ficheros admiten seis modos en cuanto a la dirección del flujo de datos:
r: sólo lectura. El fichero debe existir.
w: se abre para escritura, se crea un fichero nuevo o se sobrescribe si yaexiste.
a: añadir, se abre para escritura, el cursor se sitúa al final del fichero. Si elfichero no existe, se crea.
r+: lectura y escritura. El fichero debe existir.
w+: lectura y escritura, se crea un fichero nuevo o se sobrescribe si ya existe.
a+: añadir, lectura y escritura, el cursor se sitúa al final del fichero. Si elfichero no existe, se crea.
Clasificación de los archivos
En cuanto a los valores permitidos para los bytes, se puede añadir otro carácter ala cadena de modo:
t: modo texto. Normalmente es el modo por defecto. Se suele omitir.
b: modo binario.
En ciertos sistemas operativos no existe esta distinción, y todos los ficherosson binarios.
En C++ es algo diferente, el constructor de las clases ifstream, ofstream y fstreamadmite los parámetros para abrir el fichero directamente, y también disponemosdel método open, para poder crear el stream sin asociarlo con un ficheroconcreto y hacer esa asociación más tarde.
Funciones básicas para archivos
Función: fopen
Sintaxis:
Esta función sirve para abrir y crear ficheros en disco. El valor deretorno es un puntero a una estructura FILE. Los parámetros de entradason:
Función: fopen1. nombre: una cadena que contiene un nombre de fichero válido, esto
depende del sistema operativo que estemos usando. El nombre puedeincluir el camino completo.
2. modo: especifica en tipo de fichero que se abrirá o se creará y el tipo dedatos que puede contener, de texto o binarios: r: sólo lectura. El fichero debe existir.
w: se abre para escritura, se crea un fichero nuevo o se sobre-escribe si ya existe.
a: añadir, se abre para escritura, el cursor se sitúa al final del fichero. Si el fichero noexiste, se crea.
r+: lectura y escritura. El fichero debe existir.
w+: lectura y escritura, se crea un fichero nuevo o se sobre-escribe si ya existe.
a+: añadir, lectura y escritura, el cursor se sitúa al final del fichero. Si el fichero no existe,se crea.
t: tipo texto, si no se especifica "t" ni "b", se asume por defecto que es "t"
b: tipo binario.
Función: fopen Ejemplo:
nombre: descriptor de nombre del archivo.
modo: tipo de archivo que se abrirá o creará.
Función: fcloseSintaxis:
Es importante cerrar los ficheros abiertos antes de abandonar la aplicación. Estafunción sirve para eso. Cerrar un fichero almacena los datos que aún están en elbuffer de memoria, y actualiza algunos datos de la cabecera del fichero quemantiene el sistema operativo. Además permite que otros programas puedanabrir el fichero para su uso. Muy a menudo, los ficheros no pueden sercompartidos por varios programas.
Un valor de retorno cero indica que el fichero ha sido correctamente cerrado, siha habido algún error, el valor de retorno es la constante EOF. El parámetro es unpuntero a la estructura FILE del fichero que queremos cerrar.
Función: fgetcSintaxis:
Esta función lee un carácter desde un fichero.
El valor de retorno es el carácter leído como un unsigned char convertido a int. Si no hay ningún carácter disponible, el valor de retorno es EOF. El parámetro es un puntero a una estructura FILE del fichero del que se hará la lectura.
Función: fputcSintaxis:
Esta función escribe un carácter a un fichero.
El valor de retorno es el carácter escrito, si la operación fue completada con éxito, en caso contrario será EOF. Los parámetros de entrada son el carácter a escribir, convertido a int y un puntero a una estructura FILE del fichero en el que se hará la escritura.
Función: feofSintaxis:
Esta función sirve para comprobar si se ha alcanzado el final del fichero. Muyfrecuentemente deberemos trabajar con todos los valores almacenados en unarchivo de forma secuencial, la forma que suelen tener los bucles para leer todoslos datos de un archivo es permanecer leyendo mientras no se detecte el fin defichero. Esta función suele usarse como prueba para verificar si se ha alcanzado ono ese punto.
El valor de retorno es distinto de cero sólo si no se ha alcanzado el fin de fichero.El parámetro es un puntero a la estructura FILE del fichero que queremosverificar.
Función: rewindSintaxis:
Es una función heredada de los tiempos de las cintas magnéticas. Literalmentesignifica "rebobinar", y hace referencia a que para volver al principio de unarchivo almacenado en cinta, había que rebobinarla. Eso es lo que hace éstafunción, sitúa el cursor de lectura/escritura al principio del archivo.
El parámetro es un puntero a la estructura FILE del fichero que queremosrebobinar.
Ejemplo:
Función: fgetsSintaxis:
Esta función está diseñada para leer cadenas de caracteres. Leerá hasta n-1caracteres o hasta que lea un retorno de línea. En este último caso, el carácter deretorno de línea también es leído.
El parámetro n nos permite limitar la lectura para evitar desbordar el espaciodisponible en la cadena.
El valor de retorno es un puntero a la cadena leída, si se leyó con éxito, yes NULL si se detecta el final del fichero o si hay un error. Los parámetros son: lacadena a leer, el número de caracteres máximo a leer y un puntero a unaestructura FILE del fichero del que se leerá.
Función: fputsSintaxis:
La función fputs escribe una cadena en un fichero. No se añade el carácter deretorno de línea ni el carácter nulo final.
El valor de retorno es un número no negativo o EOF en caso de error. Losparámetros de entrada son la cadena a escribir y un puntero a laestructura FILE del fichero donde se realizará la escritura.
Función: freadSintaxis:
Esta función está pensada para trabajar con registros de longitud constante. Escapaz de leer desde un fichero uno o varios registros de la misma longitud y apartir de una dirección de memoria determinada. El usuario es responsable deasegurarse de que hay espacio suficiente para contener la información leída.
El valor de retorno es el número de registros leídos, no el número de bytes. Losparámetros son: un puntero a la zona de memoria donde se almacenarán losdatos leídos, el tamaño de cada registro, el número de registros a leer y unpuntero a la estructura FILE del fichero del que se hará la lectura.
Función: fwriteSintaxis:
Esta función también está pensada para trabajar con registros de longitudconstante y forma pareja con fread. Es capaz de escribir hacia un fichero uno ovarios registros de la misma longitud almacenados a partir de una dirección dememoria determinada.
El valor de retorno es el número de registros escritos, no el número de bytes. Losparámetros son: un puntero a la zona de memoria donde se almacenarán losdatos leídos, el tamaño de cada registro, el número de registros a leer y unpuntero a la estructura FILE del fichero del que se hará la lectura.
Ejemplo:
Función: fprintfSintaxis:
La función fprintf funciona igual que printf en cuanto a parámetros,pero la salida se dirige a un fichero en lugar de a la pantalla.
Función: fscanfSintaxis:
La función fscanf funciona igual que scanf en cuanto a parámetros,pero la entrada se toma de un fichero en lugar del teclado.
Función: fflushSintaxis:
Esta función fuerza la salida de los datos acumulados en el buffer de salidadel fichero. Para mejorar las prestaciones del manejo de ficheros se utilizanbuffers, almacenes temporales de datos en memoria, las operaciones de salida sehacen a través del buffer, y sólo cuando el buffer se llena se realiza la escritura enel disco y se vacía el buffer. En ocasiones nos hace falta vaciar ese buffer de unmodo manual, para eso sirve ésta función.
El valor de retorno es cero si la función se ejecutó con éxito, y EOF si hubo algúnerror. El parámetro de entrada es un puntero a la estructura FILE del fichero delque se quiere vaciar el buffer. Si es NULL se hará el vaciado de todos los ficherosabiertos.
Ejemplo:A través de programación estructurada, crea registros y lee
registros.
Ejemplo completo
Funciones específicas para archivos de acceso aleatorio
Función: fseekSintaxis:
Esta función sirve para situar el cursor del fichero para leer o escribir en el lugar deseado.
El valor de retorno es cero si la función tuvo éxito, y un valor distinto de cero si hubo algún error.
Los parámetros de entrada son: un puntero a una estructura FILE del fichero en el que queremoscambiar el cursor de lectura/escritura, el valor del desplazamiento y el punto de origen desde elque se calculará el desplazamiento.
El parámetro origen puede tener tres posibles valores:
1. SEEK_SET el desplazamiento se cuenta desde el principio del fichero. El primer byte delfichero tiene un desplazamiento cero.
2. SEEK_CUR el desplazamiento se cuenta desde la posición actual del cursor.
3. SEEK_END el desplazamiento se cuenta desde el final del fichero.
Función: ftellSintaxis:
La función ftell sirve para averiguar la posición actual del cursor delectura/escritura de un fichero.
El valor de retorno será esa posición, o -1 si hay algún error.
El parámetro de entrada es un puntero a una estructura FILE del fichero del quequeremos leer la posición del cursor de lectura/escritura.