Union

• Deklearce a přístup obdobně jako struct
• Položky se ale v paměti překrývají - překryv od počáteční adresy
• Velikost proměnné typu union odpovídá největší položce (+ případné zarovnání)
• Pozor: dochází k reinterpretaci bitových dat
  • potenciální zdroj chyb a problémů
• často kombinováno jako podčást struct s další položkoou obsahující typ dat uložeých v union

union energy_t {
    int iEnergy;
    float fEnergy;
    unsigned char bEnergy[10];
}

union - přístup na úrovni bajtů

• Možnost snadno přistuppovat k jednotlivým bajtům většícho typu

union intByte {
    intIvalue;
    unsigned char bValue[sizeof(int)];
}

• problém s manipulací, endianitou, …

uložení různých typů v různý čas

Standarní vstup a výstup

• Koncept standardního vstupu a výstupu
  • program nemusí vědět, kdo mu dává vstupní data
  • program nemusí vědět, kam vypisuje výstupní data
• Zařízení I/O lze snadno zaměnit
  • stdin ze souboru
    • Windows: program.exe < soubor.txt
    • Unix: ./program < soubor.txt
  • stdout do souboru
    • >

I/O v C

• Základní možnosti vstupu a výstupu
  • výstup na obrazovku (puts, printf)
  • vstup z klávesnice (getc, scanf)
• Funkce pro vstup a výstup jsou poskytovány standarní knihovnou stdio.h
  • nejsou tedy přímo součástí jazyka
  • skoro vždy součástí - výjimka embedded platformy nebo jádro OS (gcc -nostdlib - bez standardních knihoven)
• Binární data
  • jaké bajty zapíšeme, takové přečteme
• Textová data
  • na nejnižší úrovni stále binární data, ale interpretovan jako text

Textová data

• pro vyjádření běžného textu
• Písmena, číslice, mezery, oddělovače, závorky, …
  • tisknutelné znaky (ASCII >= 32)
• Textová data na rozdíl od binárních přímo intepretueme
  • s bajtem o hodnotě 71 jako písmenem G
• Jak interpretovat ostatní netextové znaky?

Nový řádek

• printf("Prvni radek \n druhy radek");
  • nový řádek v C je speciální znak (\n)
• Nový řádek - implementačně závislé na OS
  • Unix: \n (ASCII = 10, newline)
    • \n posun dolů o jeden řádek
  • Windows: \r\n (ASCII = 13 10)
    • \r carriage return - návrat válce psacího stroje doprava

Vyrovnávací paměť pro vstup a výstup

• Data mezi producentem a spotřebitelem nemusí bý přenesena ihned
  • text na obrazovku vypisován po řádcích
  • data na disk zapisován po blocích
  • z optimalizačních důvodů se nevolá spotřebitel pro každý elementární znak
• Produkována dta jsou ukládána do vyrovnávací paměti (tzv. buffering)
  • vyčtení proběhne při jejím zaplnění (nastavení aplikace nebo OS)
  • nebo externím vynucením (fflush(stdout))

printf

Počet desetinných míst a délka čísla

• Mezi symbol % a symbol typu lze umístit dodatečné infromace
  • "%5.2f"
• Počet desetinných míst
  • defaultně 6 desetinných míst
  • %.2f - 2 desetinná místa
• Zarovnání výpisu na zadaný celkový počet cifer
  • %10f
  • Alespoň 10 znaků (včetně tečky), pokud méně, tak doplnění pokud více, tak se neořezává

ukazatele a soustavy

• ukazatel
  • printf("%p", &promenna);
• soustavy
  • %d - desítková
  • %o - osmičková
  • %x - šestnácková (často 0x%x)

chybný typ argumentu

• viz funkce s proměnným počtem paramentrů - va_arg(arg,int)

Formátově načítání

scanf

• int scanf(char *format, ...)
• analogie pro načítání ze vstupu
  • argumenty jako ukazatele
• Více hodnot musí být odděleno bílým znakem (mezera, tabulátor)
• pči čtení jsou bílé znaky zahazovány
• EOF == -1

Problematika ošetření délky vstupu

• Ošetření vstupních dat je velmi důležitá věc
  • umožňuje korektně upozornit uživatele
  • zamezuje nechtěnému chování
  • zamezuje záměrnému útoku na program
• scanf a řetezěc: scanf("%s", smallString);
  • řetězec má omezenou délku, zadaný vsupt může být delší
  • %50s omezí načtenou délku na 5é znaků (pak ale na 51 koncová nula)
• “Fuzzing” testování
  • Zašlete programy náhodný vstup
  • Různá délka (i 100kB), různý obsah
  • Program padá => problém
  • Radamsa, MiniiFuzz, Peach, …

Formátovaný zápis a čtení z řetězce

sprintf, sscanf

• namísto i/o lze použí i pole znaků
• int sprintf(char *str, const char *format, ...);
  • stejné jako printf, ale výstup jde ale do řetězce
  • vrací počet zapsaných znaků
  • pozor na celkovou délku výstupu
• int sscanf(const char *str, const char *format, ...);
  • stejné jako načítání z řetězce
  • vrací počet načtených položek (ne znaků)

Secure C library

• Bezpečnější varianty často zneužívaných funkcí
  • Kontrola mezí při manipulaci s řetězci, lepší ošetření chyb
• dostpuné také v novém C standardu ISO/IED 9899:2011
• Microsoft překladač obsahuje dodatečně rozšířené bezpečností varianty běžných CRT funkcí
  • MSVC překladač vypíše varování C4996, o něco více pokrytých funkcí než v C11

Problém: podpora Secure C library

• Standard specifikuje jejich implementaci jen jako volitenou (optional)
• Některé překladače (např. GCC) neimplementují - kód není volitelný
• Není jednotný názor na jejich použití

Práce se soubory

Typy souborů

• Soubory obsahující binární data
  • při zápisu a čtení ukládána data přesně tak, jak je zadáte
• Soubory obsahují textová data
  • při čtení a zápis může docházet k nahrazení některých bajtů

Práce se soubory

1. otevřeme soubor (připojíme se k souboru)
   • fopen()
   • získáme ukazatel na soubor (FILE *)
2. Čteme/zapisujeme z/do souboru
   • fscanf(), fprintf(),fread(), fwrite()
   • využíváme ukazatel na soubor
3. Ukončíme práci se souborem (zavřeme soubor)
   • fclose()

Mód otevření

• na základě požadovaného chování
  • chceme číst z existujícího souboru? "r"
  • Chceme vytvořit nový soubor a zapisovat do něj? "w"
  • Chceme zapisovat na konec existujícího souboru? "a"
  • Chceme číst i zapisovat do nového souboru? "w+"
  • Chceme číst i zapisovat do existujícího souboru?
    • čtení i zápis kdekoli "r+"
    • čtení kdekoli, zápis vždy na konec "a+"

Otevření souboru

• FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);
• filename- cest k souboru
  • relativní
  • absolutní

Co je vlastně “handle”?

• Handle je reference na nějaký ecterní prostředek
  • Soubor, otevřené spjení na server nebo databáze…
  • Typicky při interakci s okolím programu (OS, DB, síť, …)
  • Používá se, když nelze/nemá význam přímo adresa
• Handle obdržíme po zavolání příslušné funkce
  • Např. handle = fopen("test.txt", "r");
• Hodnota “handlu” je různá a typicky ji v pragramu nezkoumáme

Aktuální pozeice v souboru

• Po otevření souboru je interně uchována aktuální pozice souboru (začátek - “r” a “w”; konec - “a”)
• Čtení a zápis probíhá na aktuální pozici
• Při čtení/zápisu dochází automaticky k posounu o přečtené/zapsané znaky
• Zjištění aktuální pozice
  • long int ftell( FILE * stream );
  • POZOR: funguje jen na běžných souborech, ne na proudech (např. standardním vstupu stdin)

Zavření souboru - fclose

• int fclose ( FILE * stream );
• Zavře soubor asosiovaný s ukazatelem stream
  • vrací 0 pokud OK
  • i v případě chyby přestane být stream asociovaný se souborem
• Při ukončení programu, jsou automaticky uzavřeny všchny otevřené soubory
• Otevřené soubory nesou režii na straně OS
  • může dojít k vyčerpání systémových prostředků
  • Již nepoužívané soubory zavírejme
  • Detekce Valgrindem

Čtení ze souboru

• Čtení z aktuální pozice v soubru
  • po přečtení se pozice posune těsně za přečtená data
• jeden znak
  • int fgetc ( FILE * stream );
• načtení jedné řádky (ukončené \n)
  • char * fgets ( char * str, int num, FILE * stream );
• Formátované čtení do proměnných
  • int fscanf( File * stream, const char * format, ... );
• Blokové čtení na binární úrovni
  • size_t fread( void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );
  • načte block bajtů o zadané délce: size * count

Zápis do souboru

• na aktuální pozici
• jeden znak
  • int fputc (int character, FILE * stream);
• Zápis řetězce
  • int fputs(const char *str, FILE * stream);
  • pokud chceme zapsat řádku, ukončíme řetězec "\n"
• Formátovaný zápis
  • int fprintf(FILE * stream, const char * format, ...);
• Blokový zápis na binární úrovni
  • size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);
  • zapíše block bajtů o zadné délce: size * count

Aktuální pozice v soboru - změna

• Akuální pozici lze měnit bez čtení/zápisu
• int fseek(FILE * stream, long int offset, int origin);
  • zadaný offset vzhledem k origin
  • SEEK_SET - začátek souboru
  • SEEK_CUR - akuální pozice
  • SEEK_END - konec souboru
• void rewind(FILE * stream);
  • přesune aktuální ukazatel na začátek souboru (POZOR: funguje je na něžných souborech a ne na proudech (stdin, …))

stdin, stdout, stderr

• Standardní soubory
• Automaticky otevřeny a zavřeny
• printf() == fprintf(stdout)
• scanf() == fscanf(stdin)
• getchar() == getc(stdin)

Odstranění, přejmenování, dočasný soubor

• int remove( const char * filename); - odstranění souboru dle jména (cesty)
• int rename (const char * oldname, const char * newname); - přejmenování souboru (pokud již nějaký s novm jménem existuje, smaže se)
• FILE *tmpfile(void);
  • otevře dočasný unikátní soubor
  • automaticky zaniká při konci programu

Soubor - tetsování konce

• Použivejme konstantu EOF (End of File == -1)
• V dokumentaci ke konkrétní funkci je uveden případ výskytu a použití

Funkce pro široké (UNICODE) znaky

• hlavičkový soubor wchar.h