Файлы, их виды и организация

Файлом называется именованная совокупность данных на внешнем носителе информации. В ПК понятие файла применяется в основном к данным, хранящимся на дисках (реже на кассетной магнитной ленте), и поэтому файлы обычно отождествляют с участком (областью, полем) памяти на этих носителях информации.

Поэтому возможно такое определение: файл – именованная область внешней памяти, выделенная для хранения массива данных. Данные, содержащиеся в файлах, имеют самый разнообразный характер – программы на алгоритмическом или машинном языке; исходные данные для работы программ или результаты выполнения программ; произвольные тексты; графические изображения и т. п. Понятие файла в операционной системе (ОС) обобщается на внешние устройства и блоки компьютера (логические устройства), работающие с массивами данных: принтер, клавиатуру, дисплей, оперативную память (виртуальные диски) и т. д.

Файловой системой называется совокупность программ, обеспечивающая выполнение операций над файлами.

В общем случае при программировании работы с файлами необходимо производить:

1. задание и указание области ОЗУ для ввода-вывода информации файла;

2. чтение информации (считывания записей) из файла;

3. запись информации (включение записей) в файл;

4. создание файла (присвоение файлу имени, проверку уникальности этого имени файла, формирование атрибутов и т. д.);

5. изменение атрибутов файла;

6. открытие файла (отыскание файла на диске и перенос в ОЗУ атрибутов файла);

7. закрытие файла (сохранение на диске атрибутов файла для дальнейшего использования);

8. переименование файла;

9. удаление файла.

Файловая система включает в себя также:

- правила образования имен файлов и способов обращения к ним;

- иерархическую систему оглавления файлов;

- структуру хранения файлов на дисках;

- методы доступа к содержимому файлов.

Файлы могут создаваться в двух форматах: двоичном и текстовом.

Двоичный файл состоит из последовательности байтов, обычно сгруппированных в логические записи фиксированной длины. В двоичных файлах хранятся исполняемые программы и данные во внутреннем (двоичном, кодовом) представлении. Файлы с исполняемыми программами при их запуске должны иметь определенную структуру, что операционная система обязательно анализирует. При выводе двоичного файла на дисплей или принтер прочесть его содержимое невозможно, так как при этом считываемые 8-разрядные двоичные коды (байты) переводятся в произвольные графические символы, звуковые сигналы или вообще не воспринимаются, если данный код не имеет графического представления и никак на устройство не действует.

Текстовый файл (файл ASCII) состоит из последовательности строк переменной длины, каждая из которых является логической записью файла. Каждая строка содержит только текстовые символы и завершается маркером конца строки. Текстовым символом может быть любой символ ASCII, но, в отличие от двоичных файлов, последовательность символов в текстовом файле непосредственно воспринимается человеком на экране или принтере. Текстовый файл может содержать текст программы на алгоритмическом языке (ассемблер, Basic и т. д.), таблицу, исходные и результирующие данные решения задач, документы, научные сообщения и т. п. Роль маркера конца строки часто играет символ возврата каретки (код 13 ASCII), за которым, возможно, следует символ перевода строки (код 10 ASCII). Текстовый файл обычно завершается маркером конца файла, роль которого играет код 26 ASCII.

С каждым файлом связываются:

- полное имя файла;

- атрибуты (характеристики) файла;

- дата создания файла;

- время создания файла;

- длина файла.

Полное имя файла в общем случае состоит из двух частей:

- идентифицирующей – имени файла;

- классифицирующей – расширения.

Расширение, определяющее тип файла, может отсутствовать.

В имени файла может быть от 1 до 8 символов в DOS и от 1 до 255 символов в последних версиях Windows. Оно является обязательным элементом и должно всегда указываться при доступе к файлу. Расширение в DOS содержит от 1 до 3 символов и отделяется от имени файла символом «.» (точка). Хотя операционная система разрешает в имени файла и расширении наличие разных символов, рекомендуется использовать буквы латинского алфавита и цифры, а имя начинать обязательно с буквы. При назначении имен файлам рекомендуется образовывать их так, чтобы они отражали смысловое содержание файла. Расширение указывает тип файла, причем некоторые из расширений являются стандартными для операционной системы, например:

 

- EXE (EXEcutable – исполняемый) – файл-программа на машинном языке, готовая к выполнению;

- COM (COMmand) – файл-программа на машинном языке, готовая к выполнению (небольшая программа);

- ВАТ (Batch – пачка, группа) – пакетный исполняемый командный файл;

- SYS – системный файл;

- BAS – файл-программа на языке Basic;

- PRG – файл-программа на языке dBASE;

- ASM – файл-программа на языке ассемблер;

- ТХТ – текстовый файл;

- DOC - текстовый файл Word (DOCX - в Word 2007);

- XLS – файл электронных таблиц Excel (XLSX – в Excel 2007);

- ВАК – копия файла, создаваемая при перезаписи оригинала;

- ARJ – архивный файл;

- ZIP – заархивированный файл.

Операционная система предоставляет средства для указания не одного, а сразу группы существующих на диске файлов путем задания шаблонов имени.

Шаблоном является имя файла, в котором используются символы-заменители, называемые также символами подстановки или маской. Шаблон обозначает не единственный файл, а группу файлов, имена и (или) расширения которых сопоставляются с данным шаблоном.

Операционная система использует в шаблонах глобальные символы «?» и «*». Вопросительный знак (?) в имени файла (расширении) означает, что в данной позиции может стоять любой (но только один!) допустимый символ. В имени файла (расширении) может быть несколько вопросительных знаков. Если символ «?» стоит в конце имени или расширения, то в этой позиции может быть пусто. Например: PROG7.EXE – это шаблон исполняемого файла, имя которого начинается с букв PROG и содержит в пятой позиции любой допустимый символ. Этими файлами могут быть PROGl.EXE, PROGA.EXE, PROGEXE и т. п. В DOS звездочка (*) в имени (расширении) файла означает, что на ее месте, начиная с этой позиции и до конца имени (расширения), могут стоять один или несколько любых допустимых символов или присутствие символов не обязательно (пусто). В имени или расширении допускается только по одному символу «*», и все символы, следующие за ним, игнорируются.

Например, *.ASM – все файлы с расширением ASM; Prog.* – все файлы с именем Prog с любым расширением; *.* – все файлы с любыми расширениями; ABC*.D? – все файлы, имена которых начинаются с ABC, а расширения начинаются с буквы D и имеют в его второй позиции любой допустимый символ, например, ABCRK.DA, ABC.D1, ABC1.D.