Лекция 9. Средства ввода-вывода
В этой лекции разбирается организация ввода-вывода данных в Perl. Рассмотрены средства работы с каталогами, файлами и содержимым файлов. Материалы этой лекции позволят вам писать полноценные программы, "общающиеся с внешним миром".
Цель лекции: познакомиться с возможностями подсистемы ввода-вывода в Perl и освоить основные приемы чтения и записи внешних данных, а также научиться работать со средствами манипулирования файлами и каталогами.
Система ввода-вывода Perl основана на принципах, заложенных в системе Unix и распространившихся на все современные операционные системы. Одним из основных понятий работы в программе с внешними данными являются потоки ввода-вывода. В программе обращение к потоку ввода-вывода производится через файловый манипулятор (file handle), иногда неправильно называемый дескриптором файла. При запуске любой программы автоматически открывается три потока: стандартный ввод (stdin), стандартный вывод (stdout) и стандартный протокол (stderr). Поток стандартного ввода в диалоговой операционной среде связывается с клавиатурной, а потоки стандартного вывода и стандартного протокола - с дисплейной частью консоли операционной системы. Со стандартными потоками в Perl связываются три предопределенных файловых манипулятора: соответственно STDIN, STDOUT и STDERR. Связывание имени файла с пользовательским файловым манипулятором в программе выполняется с помощью операции open(), открывающей поток обмена данными с указанным файлом. Требования надежности рекомендуют обязательно проверять все операции ввода-вывода на успешное завершение. Поэтому в случае возникновения ошибки при открытии файла программа обычно аварийно завершается с помощью функции die(), которая может выводить диагностическое сообщение в стандартный поток протокола. Например, так открывается файл и создается файловый манипулятор FILE_HANDLE:
# открыть для чтения файл по имени, взятом из $file_name
open(FILE_HANDLE, $file_name)
# или аварийно завершить программу с выдачей сообщения
or die("Ошибка открытия файла $file_name: $!\n"); #
В случае успешного открытия файла функция open() помещает в свой первый аргумент готовый к использованию файловый манипулятор. Имя файлового манипулятора записывается без разыменовывающего префикса и по традиции выделяется заглавными буквами. Рекомендуется при открытии файла сохранять файловый манипулятор в скалярной переменной, что позволяет локализовать файловый манипулятор для использования только в текущем блоке или подпрограмме. Кроме того, скалярную переменную с файловым манипулятором можно удобно передавать в подпрограммы для выполнения в них операций ввода-вывода. Итак, вот предпочтительный способ открытия файла:
open my $file_handle, $file_name
or die "Ошибка открытия файла $file_name: $!\n";
(Как и при вызове других функций в Perl, если не возникает неоднозначности, программист решает, заключать аргументы функций в круглые скобки или нет. Среди пишущих на Perl широко распространен стиль программирования без использования круглых скобок.)
При открытии файла функции, помимо файлового манипулятора и имени файла в файловой системе (абсолютного или относительного), указывается режим открытия файла. Он обозначается такими же символами, как переназначение потоков ввода-вывода в командном интерпретаторе операционной системы. Основные режимы открытия потоков ввода-вывода приведены в таблице 9.1.
Таблица 9.1. Основные режимы открытия потоков ввода-вывода
| Обозначение | Режим открытия | Пример использования |
| < | Чтение (существующего файла с начала) | open($fh, '</temp/buffer.txt') |
| > | Перезапись (с начала файла) | open($fh, '>/temp/buffer.txt') |
| >> | Дозапись (в конец файла) | open($fh, '>>/temp/buffer.txt') |
| +< | Чтение и запись (файл должен существовать) | open($fh, '+</temp/buffer.txt') |
| +> | Запись и чтение (файл усекается) | open($fh, '+>/temp/buffer.txt') |
| +>> | Дозапись и чтение | open($fh, '+>>/temp/buffer.txt') |
Применяются две формы записи функции open(): старая с двумя аргументами, когда режим открытия указывается перед именем файла, и новая - с тремя аргументами, в которой режим открытия указывается отдельно вторым параметром. Сравните:
open $fh, '</temp/buffer.txt';
open $fh, '<', '/temp/buffer.txt';
Программисты, знающие язык C, могут воспользоваться для открытия потоков функцией sysopen(), которая аналогична функции открытия потоков в C, и к тому же позволяет более тонко настраивать режимы открытия файлов. А вообще в комплекте с Perl идет целый учебник по функции open(), который можно прочитать утилитой чтения документации:
perldoc perlopentut
Связь файлового манипулятора в программе с обрабатываемым файлом разрывается функцией закрытия потока close(), закрывающей поток ввода-вывода. Ей передается файловый манипулятор открытого файла:
close(FILE) or die("Ошибка при закрытии файла: $!\n");
close $handle or die "Ошибка закрытия файла: $!\n";
В новой многоуровневой подсистеме ввода-вывода Perl предусматривает при открытии потока вместе с режимом открытия указывать кодировку читаемых и записываемых данных, что позволяет автоматически преобразовывать информацию из одной кодировки в другую, например, так:
open my $in, "<:encoding(UTF-8)", 'utf8.txt' or die;
open my $out, ">:encoding(cp1251)", 'cp1251 .txt' or die;
while(<$in>){ print $out $_; }
close $in or die;
close $out or die;
В некоторых операционных системах (например, в MS-DOS), после открытия файла, но перед чтением двоичных данных требуется установить для файлового манипулятора режим работы с двоичными данными с помощью функции binmode($file_handle). При работе в операционных системах, не требующих установки этого режима, вызов функции binmode() не оказывает никакого действия.
В огромном числе случаев ввод данных в Perl-программу и вывод из нее результатов производится построчно, а для разделения строк файла используется разделитель входных записей, хранящийся в специальной переменной $/ ($INPUT_RECORD_SEPARATOR). Для чтения одной строки из входного потока используется операция "кристалл" (diamond), которой в качестве аргумента передается файловый манипулятор или переменная, содержащая манипулятор. Если аргумент не указан, данные читаются из стандартного входного потока.
