Chapitre 6 La gestion des fichiers

Le C offre la possibilité de lire et d'écrire des données dans un fichier.

Pour des raisons d'efficacité, les accès à un fichier se font par l'intermédiaire d'une mémoire-tampon (buffer), ce qui permet de réduire le nombre d'accès aux périphériques (disque...).

Pour pouvoir manipuler un fichier, un programme a besoin d'un certain nombre d'informations : l'adresse de l'endroit de la mémoire-tampon où se trouve le fichier, la position de la tête de lecture, le mode d'accès au fichier (lecture ou écriture) ...Ces informations sont rassemblées dans une structure dont le type, FILE *, est défini dans stdio.h. Un objet de type FILE * est appelé flot de données (en anglais, stream).

Avant de lire ou d'écrire dans un fichier, on notifie son accès par la commande fopen. Cette fonction prend comme argument le nom du fichier, négocie avec le système d'exploitation et initialise un flot de données, qui sera ensuite utilisé lors de l'écriture ou de la lecture. Après les traitements, on annule la liaison entre le fichier et le flot de données grâce à la fonction fclose.

6.1 Ouverture et fermeture d'un fichier

6.1.1 La fonction `fopen`

Cette fonction, de type FILE* ouvre un fichier et lui associe un flot de données. Sa syntaxe est :

fopen("nom-de-fichier","mode")

La valeur retournée par fopen est un flot de données. Si l'exécution de cette fonction ne se déroule pas normalement, la valeur retournée est le pointeur NULL. Il est donc recommandé de toujours tester si la valeur renvoyée par la fonction fopen est égale à NULL afin de détecter les erreurs (lecture d'un fichier inexistant...).

Le premier argument de fopen est le nom du fichier concerné, fourni sous forme d'une chaîne de caractères. On préférera définir le nom du fichier par une constante symbolique au moyen de la directive #define plutôt que d'expliciter le nom de fichier dans le corps du programme.

Le second argument, mode, est une chaîne de caractères qui spécifie le mode d'accès au fichier. Les spécificateurs de mode d'accès diffèrent suivant le type de fichier considéré. On distingue

les fichiers textes, pour lesquels les caractères de contrôle (retour à la ligne ...) seront interprétés en tant que tels lors de la lecture et de l'écriture ;
les fichiers binaires, pour lesquels les caractères de contrôle se sont pas interprétés.

Les différents modes d'accès sont les suivants :

`"r"`	ouverture d'un fichier texte en lecture
`"w"`	ouverture d'un fichier texte en écriture
`"a"`	ouverture d'un fichier texte en écriture à la fin
`"rb"`	ouverture d'un fichier binaire en lecture
`"wb"`	ouverture d'un fichier binaire en écriture
`"ab"`	ouverture d'un fichier binaire en écriture à la fin
`"r+"`	ouverture d'un fichier texte en lecture/écriture
`"w+"`	ouverture d'un fichier texte en lecture/écriture
`"a+"`	ouverture d'un fichier texte en lecture/écriture à la fin
`"r+b"`	ouverture d'un fichier binaire en lecture/écriture
`"w+b"`	ouverture d'un fichier binaire en lecture/écriture
`"a+b"`	ouverture d'un fichier binaire en lecture/écriture à la fin

Ces modes d'accès ont pour particularités :

Si le mode contient la lettre r, le fichier doit exister.
Si le mode contient la lettre w, le fichier peut ne pas exister. Dans ce cas, il sera créé. Si le fichier existe déjà, son ancien contenu sera perdu.
Si le mode contient la lettre a, le fichier peut ne pas exister. Dans ce cas, il sera créé. Si le fichier existe déjà, les nouvelles données seront ajoutées à la fin du fichier précédent.

Trois flots standard peuvent être utilisés en C sans qu'il soit nécessaire de les ouvrir ou de les fermer :

stdin (standard input) : unité d'entrée (par défaut, le clavier) ;
stdout (standard output) : unité de sortie (par défaut, l'écran) ;
stderr (standard error) : unité d'affichage des messages d'erreur (par défaut, l'écran).

Il est fortement conseillé d'afficher systématiquement les messages d'erreur sur stderr afin que ces messages apparaissent à l'écran même lorsque la sortie standard est redirigée.

6.1.2 La fonction `fclose`

Elle permet de fermer le flot qui a été associé à un fichier par la fonction fopen. Sa syntaxe est :

fclose(flot)

où flot est le flot de type FILE* retourné par la fonction fopen correspondant.

La fonction fclose retourne un entier qui vaut zéro si l'opération s'est déroulée normalement (et une valeur non nulle en cas d'erreur).

6.2 Les entrées-sorties formatées

6.2.1 La fonction d'écriture `fprintf`

La fonction fprintf, analogue à printf, permet d'écrire des données dans un fichier. Sa syntaxe est

fprintf(flot,"chaîne de contrôle",expression-1, ..., expression-n)

où flot est le flot de données retourné par la fonction fopen. Les spécifications de format utilisées pour la fonction fprintf sont les mêmes que pour printf.

6.2.2 La fonction de saisie `fscanf`

La fonction fscanf, analogue à scanf, permet de lire des données dans un fichier. Sa syntaxe est semblable à celle de scanf :

fscanf(flot,"chaîne de contrôle",argument-1,...,argument-n)

où flot est le flot de données retourné par fopen. Les spécifications de format sont ici les mêmes que celles de la fonction scanf.

6.3 Impression et lecture de caractères

Similaires aux fonctions getchar et putchar, les fonctions fgetc et fputc permettent respectivement de lire et d'écrire un caractère dans un fichier. La fonction fgetc, de type int, retourne le caractère lu dans le fichier. Elle retourne la constante EOF lorsqu'elle détecte la fin du fichier. Son prototype est

int fgetc(FILE* flot);

où flot est le flot de type FILE* retourné par la fonction fopen. Comme pour la fonction getchar, il est conseillé de déclarer de type int la variable destinée à recevoir la valeur de retour de fgetc pour pouvoir détecter correctement la fin de fichier.

La fonction fputc écrit caractere dans le flot de données :

int fputc(int caractere, FILE *flot)

Elle retourne l'entier correspondant au caractère lu (ou la constante EOF en cas d'erreur).

Il existe également deux versions optimisées des fonctions fgetc et fputc qui sont implémentées par des macros. Il s'agit respectivement de getc et putc. Leur syntaxe est similaire à celle de fgetc et fputc :

int getc(FILE* flot); int putc(intcaractere, FILE *flot)

Ainsi, le programme suivant lit le contenu du fichier texte entree, et le recopie caractère par caractère dans le fichier sortie :

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define ENTREE "entree.txt"
#define SORTIE "sortie.txt"

int main(void)
{
  FILE *f_in, *f_out;
  int c;
  
  if ((f_in = fopen(ENTREE,"r")) == NULL)
    {
      fprintf(stderr, "\nErreur: Impossible de lire le fichier %s\n",ENTREE);
      return(EXIT_FAILURE);
    }
  if ((f_out = fopen(SORTIE,"w")) == NULL)
    {
      fprintf(stderr, "\nErreur: Impossible d'ecrire dans le fichier %s\n", \
SORTIE);
      return(EXIT_FAILURE);
    }
  while ((c = fgetc(f_in)) != EOF)
    fputc(c, f_out);
  fclose(f_in);
  fclose(f_out);
  return(EXIT_SUCCESS);
}

6.4 Relecture d'un caractère

Il est possible de replacer un caractère dans un flot au moyen de la fonction ungetc :

int ungetc(int caractere, FILE *flot);

Cette fonction place le caractère caractere (converti en unsigned char) dans le flot flot. En particulier, si caractere est égal au dernier caractère lu dans le flot, elle annule le déplacement provoqué par la lecture précédente. Toutefois, ungetc peut être utilisée avec n'importe quel caractère (sauf EOF). Par exemple, l'exécution du programme suivant

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define ENTREE "entree.txt"

int main(void)
{
  FILE *f_in;
  int c;
  
  if ((f_in = fopen(ENTREE,"r")) == NULL)
    {
      fprintf(stderr, "\nErreur: Impossible de lire le fichier %s\n",ENTREE);
      return(EXIT_FAILURE);
    }
  
  while ((c = fgetc(f_in)) != EOF)
    {
      if (c == '0')
        ungetc('.',f_in);
      putchar(c);
    }
  fclose(f_in);
  return(EXIT_SUCCESS);
}

sur le fichier entree.txt dont le contenu est 097023 affiche à l'écran 0.970.23

6.5 Les entrées-sorties binaires

Les fonctions d'entrées-sorties binaires permettent de transférer des données dans un fichier sans transcodage. Elles sont donc plus efficaces que les fonctions d'entrée-sortie standard, mais les fichiers produits ne sont pas portables puisque le codage des données dépend des machines.

Elles sont notamment utiles pour manipuler des données de grande taille ou ayant un type composé. Leurs prototypes sont :

size_t fread(void *pointeur, size_t taille, size_t nombre, FILE *flot); size_t fwrite(void *pointeur, size_t taille, size_t nombre, FILE *flot);

où pointeur est l'adresse du début des données à transférer, taille la taille des objets à transférer, nombre leur nombre. Rappelons que le type size_t, défini dans stddef.h, correspond au type du résultat de l'évaluation de sizeof. Il s'agit du plus grand type entier non signé.

La fonction fread lit les données sur le flot flot et la fonction fwrite les écrit. Elles retournent toutes deux le nombre de données transférées.

Par exemple, le programme suivant écrit un tableau d'entiers (contenant les 50 premiers entiers) avec fwrite dans le fichier sortie, puis lit ce fichier avec fread et imprime les éléments du tableau.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define NB 50
#define F_SORTIE "sortie"

int main(void)
{
  FILE *f_in, *f_out;
  int *tab1, *tab2;
  int i;

  tab1 = (int*)malloc(NB * sizeof(int));
  tab2 = (int*)malloc(NB * sizeof(int));
  for (i = 0 ; i < NB; i++)
    tab1[i] = i;

  /* ecriture du tableau dans F_SORTIE */
  if ((f_out = fopen(F_SORTIE, "w")) == NULL)
    {
      fprintf(stderr, "\nImpossible d'ecrire dans le fichier %s\n",F_SORTIE);
      return(EXIT_FAILURE);
    }
  fwrite(tab1, NB * sizeof(int), 1, f_out);
  fclose(f_out);

  /* lecture dans F_SORTIE */
  if ((f_in = fopen(F_SORTIE, "r")) == NULL)
    {
      fprintf(stderr, "\nImpossible de lire dans le fichier %s\n",F_SORTIE);
      return(EXIT_FAILURE);
    }
  fread(tab2, NB * sizeof(int), 1, f_in);
  fclose(f_in);
  for (i = 0 ; i < NB; i++)
    printf("%d\t",tab2[i]);
  printf("\n");
  return(EXIT_SUCCESS);
}

Les éléments du tableau sont bien affichés à l'écran. Par contre, on constate que le contenu du fichier sortie n'est pas encodé.

6.6 Positionnement dans un fichier

Les différentes fonctions d'entrées-sorties permettent d'accéder à un fichier en mode séquentiel : les données du fichier sont lues ou écrites les unes à la suite des autres. Il est également possible d'accéder à un fichier en mode direct, c'est-à-dire que l'on peut se positionner à n'importe quel endroit du fichier. La fonction fseek permet de se positionner à un endroit précis ; elle a pour prototype :

int fseek(FILE *flot, long deplacement, int origine);

La variable deplacement détermine la nouvelle position dans le fichier. Il s'agit d'un déplacement relatif par rapport à l'origine ; il est compté en nombre d'octets. La variable origine peut prendre trois valeurs :

SEEK_SET (égale à 0) : début du fichier ;
SEEK_CUR (égale à 1) : position courante ;
SEEK_END (égale à 2) : fin du fichier.

La fonction

int rewind(FILE *flot);

permet de se positionner au début du fichier. Elle est équivalente à
fseek(flot, 0, SEEK_SET);

La fonction

long ftell(FILE *flot);

retourne la position courante dans le fichier (en nombre d'octets depuis l'origine).

Par exemple

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define NB 50
#define F_SORTIE "sortie"

int main(void)
{
  FILE *f_in, *f_out;
  int *tab;
  int i;

  tab = (int*)malloc(NB * sizeof(int));
  for (i = 0 ; i < NB; i++)
    tab[i] = i;

  /* ecriture du tableau dans F_SORTIE */
  if ((f_out = fopen(F_SORTIE, "w")) == NULL)
    {
      fprintf(stderr, "\nImpossible d'ecrire dans le fichier %s\n",F_SORTIE);
      return(EXIT_FAILURE);
    }
  fwrite(tab, NB * sizeof(int), 1, f_out);
  fclose(f_out);

  /* lecture dans F_SORTIE */
  if ((f_in = fopen(F_SORTIE, "r")) == NULL)
    {
      fprintf(stderr, "\nImpossible de lire dans le fichier %s\n",F_SORTIE);
      return(EXIT_FAILURE);
    }

  /* on se positionne a la fin du fichier */
  fseek(f_in, 0, SEEK_END);
  printf("\n position %ld", ftell(f_in));
  /* deplacement de 10 int en arriere */
  fseek(f_in, -10 * sizeof(int), SEEK_END);
  printf("\n position %ld", ftell(f_in));
  fread(&i, sizeof(i), 1, f_in);
  printf("\t i = %d", i);
  /* retour au debut du fichier */
  rewind(f_in);
  printf("\n position %ld", ftell(f_in));
  fread(&i, sizeof(i), 1, f_in);
  printf("\t i = %d", i);
  /* deplacement de 5 int en avant */
  fseek(f_in, 5 * sizeof(int), SEEK_CUR);
  printf("\n position %ld", ftell(f_in));
  fread(&i, sizeof(i), 1, f_in);
  printf("\t i = %d\n", i);
  fclose(f_in);
  return(EXIT_SUCCESS);
}

L'exécution de ce programme affiche à l'écran :

 position 200
 position 160    i = 40
 position 0      i = 0
 position 24     i = 6

On constate en particulier que l'emploi de la fonction fread provoque un déplacement correspondant à la taille de l'objet lu à partir de la position courante.

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