نوشتن و خواندن داده ها به صورت باینری در ++C

نوشتن خروجی و خواندن ورودی به صورت باینری (binary) یکی از ضرورت های برنامه نویسی هست اند. به خصوص وقتی که زمان و حجم داده ها و نتایج در برنامه قابل توجه است. درمقایسه با متن ساده، باینری ها بسیار کوچک تر هستند و نوشتن آنها بر روی دیسک زمان بسیار کمتری می برد. پیچیدگی فایل های باینری خواندن آنهاست که آن هم تنها به یک برنامه ی کوچک خوانش نیاز دارد که برای برنامه نویس های در حد معمولی (مثل خود من) کار آسانی هست. برای یادگیری دستورهای ساده و کلیدی در برنامه ی سی پلاس پلاس این کتاب را پیشنهاد می کنم.

فایل باینری چیست؟
یک فایل باینری، فایلی هست که در آن داده ها به صورت بایت ها ذخیره می شن. بنابراین واحد اولیه داده ها معمولن به صورت پیش فرض به اندازه ی هشت بیت (یک کاراکتر character) هست. در واقع همه ی انواع داده ها در رایانه به صورت دودویی (باینری) هستند. زمانی که ما می خواهیم یک متن ساده را بر روی حافظه ذخیره کنیم، اتفاقی که می افتد این هست که داده ها می بایست ابتدا به متن ساده تبدیل شوند و سپس ذخیره شوند. حال آن که بخشی از این داده ها که تبدی می شوند واقعن لازم نیست اند؛ مثلن یک عدد صحیح (integer) بین دو تا چهار بایت هست که معمولن (بسته به بزرگی عدد) برای ذخیره آن یک بایت (هم اندازه ی یک کاراکتر) کافی هست. به علاوه در حین تبدیل ممکن است دقت را از دست بدهیم؛ مثلن در مورد عددهای اعشاری (double) این اتفاق می افتد چون معمولن تعداد اعشاری که در متن ساده نوشته می شوند کمتر از دقت واقعی متغییر هستند. وحال اگر بخواهیم این متن ساده را زمانی دیگر به عنوان ورودی برنامه استفاده کنیم بخشی از دقت را از دست داده ایم.

در نوشتن به صورت باینری؛ نخست) تبدیلی نیاز نیست، یعنی بخشی از حافظه موقت به همان صورت که هست روی حافظه دایمی ذخیره می شود: تبدیل ها اگرچه چندان زمان بر نیست اند ولی بر کاهش دقت موثر هست اند. دوم) حجم داده ها برای ثبت کمتر خواهد شد: در واقع این نوشتن بر روی حافظه هست که زمانبرترین بخش فرایند ذخیره سازی است و با کم شدن حجم داده ها زمان نوشتن آنها هم طبیعتن کم می شود.

خواندن و نوشتن به صورت باینری
خواندن و نوشتن در باینری تفاوت هایی با متن های ساده دارد. برای مثال وقتی یک فایل باینری باز می شود، برای خواندن، مکان شروع و طول جمله ای که باید خوانده شود را می بایست خودِ برنامه نویس تعریف کند (در واقع برنامه نویس بایستی بداند که داخل فایل چه داده ای با چه شکل و ترتیبی نوشته شده است. به صورت پیش فرض واحد خوانش و نگارش یک کاراکتر هست). مشکل سازگاری یک فایل باینری از یک ماشین به ماشین دیگر هم ممکن است از همین جا باشد. چنانکه مثلن تعریف ابتدا و انتهای یک فایل ممکن است در دو ماشین متفاوت باشد و در نتیجه مکان نما در جای اشتباهی قرار گرفته باشد و در نتیجه فایل باینری در ماشین جدید قابل خواندن نباشد. در فایل باینری مفهمومی مثل پایان خط (end line) و فاصله (space) وجود ندارد.

نوشتن در فایل باینری هم به همین شکل هست؛ در یک فایل باینری اشاره گر شروع می کند به نوشتن پیوسته داده ها بدون در نظر گرفتن هیچ فاصله ی پیش فرضی. به این ترتیب تصحیح باینری ها هم به سادگی باز کردن و نوشتن در یک متن ساده نیست.

به طور کلی در خواندن و نوشتن در C++ می شود از سه کلاس زیر استفاده کرد:

ifstream (input file stream) تنها برای خواندن از یک فایل     

ofstream (outout file stream)تنها برای نوشتن در یک فایل  

fstream (file stream) برای نوشتن و خواندن (هردو) در یک فایل              

بنابراین می شود از کلاس سوم به جای هردوکلاس دیگراستفاده کرد.

برای نوشتن کاراکترها به صورت باینری تنها نام و اندازه ی کاراکتر لازم هست. برای مثال دستور زیر یک کاراکتربا نام Name و اندازه ی ده را به صورت باینری ذخیره می کند:

char Name[10];

…

ofstream OutFile ("data.bin", ios::out | ios::binary);

OutFile.write (Name, 10);

OutFile.close();

اما اگر داده ها چیزی جز کاراکتر باشند نیاز هست علاوه بر اندازه ی متغیر، اشاره گر را هم به کاراکتر تبدیل کرد مثلن

double Variable;

…

ofstream OutFile ("data.bin", ios::out | ios::binary);

OutFile.write ((char*)& Variable, sizeof (double));

OutFile.close();

و برای خواندن

double Variable;

…

ifstream InFile ("data.bin", ios::in | ios::binary);

InFile.read ((char*)&Variable, sizeof (double));

InFile.close();

در شکل و برنامه های بالا به چند چیز دقت کنید:

1. نوع کلاس برای نوشتن و خواندن متفاوت است.
2. نام فایل بعد از نام کلاس همان اسمی هست که همه جا در طول برنامه شناخته می شود. اما این نام می تواند متفاوت از نام فایلی باشد که ذخیره می شود.
3. اولین عبارت در داخل پرانتر نام فایلی هست که داده ها در آن ذخیره خواهند شد یا از آن خوانده خواهند شد.
4. بعد از اسم فایل مشخصه ورودی-خروجی بودن آمده است. ورودی-خروجی بودن یک فایل بسته به نوع کلاسی هست که استفاده شده. مثلن برای خواندن از ios::in استفاده شده است.
5. علامت جدا کننده.
6. نوع فایل (باینری) تعریف شده است.

در مورد نوع فایل و مشخصاتی که فایل می تواند داشته باشد دو جدول در انتهای این متن آمده که می تواند مفید باشد.

برای آزمایش می توانید برنامه ی ساده ای را که نوشته ام دانلود کنید، بخوانید و اجرا کنید. در این برنامه متغییر x در خروجی باینری نوشته می شود و سپس از همان فایل خوانده شده و در متغییر y نوشته می شود. به این ترتیب مقدار نهایی y می بایست برابر با مقدار x باشد. به کلاس هایی که در برنامه به کار رفته اند دقت کنید.

 

 روی عکس ها کلیک کنید و آنها را در اندازه ی بزرگ ببینید.

پ.ن: اگر سوال یا پیشنهادی در این باره بود خوشجال می شوم بشنوم و اگر توانستم جواب بدهم.

چندتا عکس برای تنوع

در طول یک ماه گذشته که ایران بودم و برگشتم، تغییرات آب و هوایی جالبی را تجربه کردم. گفتم شاید برای تغییر حال و هوای اینجا هم خوب باشه تا چندتا از اون مشاهده ها را بذارم؛

 ساحل گرم کیش و خلیج فارس با ترکیب رنگی که فکر می کنم بهترینِ رنگ های دنیا هستند و دمای هواش که بالای 30 درجه بود.

تپه های آبکوه، مشهد، جایی که برای من کلاس درس و یادگیری بوده و هست در آفتاب اریب پاییزی اش.

کوه عظیمیه ی کرج که سه سال برای من هم طور بود و هم حرا. چه شب هایی و چه سکوت هایی.

 

دریاچه ی کِمنادر بوخوم که یخ زده بود از سرما و چه طبیعت زیبایی داره. جای تازه ای برای من: در فقدان کوه ها عالی هست برای قدم زنی های طولانی.

این هم معجزه برف با درخت ها؛ مسیری که هرروز طی می کنم. این همه تنوع و تقریبن همزمان. واقعن طبیعت چه زیباست!

آن سه میمون خردمند؛ چیز بدی نبین، چیز بدی نگو و به بدی ها گوش نسپار

موضوع نه درباره ی نظریه تکامل و نه سیاسی هست (چنان که این روزها ممکن هست از کلمه ی میمون بر بیاد)، فقط من دو روز پیش با یکی از نمادهای کهن کشور ژاپن آشنا شدم به نام «سه میمون خردمند» که به نظرم جالب آمد. این نماد سه میمون را نشان می ده که با دست هاشون به ترتیب چشم ها، دهان و گوش ها شون را پوشانده اند با این پیام که «چیز بدی نبین، چیز بدی نگو و به بدی ها گوش نسپار» یا بهتر بگم با گوش، دهان و چشم کاری بدی انجام نده (مقایسه کنید با نماد سه گانه ی دین زرتشت).

این نماد مربوط به یکی از مذاهب باستانی ژاپن به نام «کوشین» هست که البته ظاهرن ریشه در تایوییستِ چینی دارد. در مذهب کوشین مفهومی وجود داره به نام «سانشی». سانشی ها عبارت اند از سه تا کرم که در بدن هر انسانی وجود دارند و رفتار و کردار انسان را ثبت و ضبط می کنن. این روابط الهی (چیزی مثل ملایکه) در هر دوره ی شصت روزه (طبق تقویم باستانی چینی ها)، در شب خاصی به نام «کوشین-ماچی»، بدن را ترک می کنند و پیش «تِن-تای» (خدا) می روند تا در مورد رفتار اون فرد گزارش بدهند. بعد از اون خدا ممکنه فرد بدکار را مریض کنه، عمرش را کوتاه تر کنه یا به لقاالله بپیوندانه. نکته اصلی و البته کاربردی برای منحرفین و گناه کاران اینه که این کرم ها در یک شب خاص و تنها وقتی که فرد خواب هست می توانند خبرها را ببرند. بنابراین اگه فرد توی اون شب بیدار بماند می تواند مانع شود که خبرها در مورد کارهای بد او به خدا برسد (مقایسه کنید با مفهوم فعلی شب قدر). این مراسم البته به یک سنت شب نشینی تبدیل شده که دوستان و فامیل در شب «کوشین-ماچی» دور هم جمع می شوند و سعی می کنند نخوابند.

در مورد میمون های سه گانه دو چیز جالب دیگه هست؛ اول اینکه بعضی باور دارند که آنها باعث می شوند تا یه جورایی گزارش بدی ها به خدا نرسه یا ناقص برسه و دوم اینه این میمون ها احتمالن چهارتا بودند که چهارمی مفهوم «کار بدی انجام نده» را داشته و به مرور زمان از یادها فراموش شده است.

سیاوش ناظری

شاید شما هم سیاوش ناظری را بشناسید؛ آهنگ ساز و خواننده جوانی ست و نسبتی هم با شهرام ناظری دارد. تا به حال سه آلبوم از او منتشر شده با نام های «هرا» (دف نوازی)، «رقص و آتش» و «گه بی گه» که می توانید در همین پیوندها به رایگان گوش دهید. دیروز را به این اختصاص دادم که چیزهای تازه ای را که در آلبوم «گه بی گه» حس کرده بودم از هم و در مقایسه با کار قبلی اش برای خودم مشخص کنم تا چیزی هم در اینجا بنویسم. چیزهایی که به نظرم آمد سه مورد هست؛ اول این که کارهای سیاوش همگی معناگرا هستند یعنی تلاش دارند تا درک آهنگ ساز از شعر را در قالب صدا و آهنگ منتقل کنند. دوم، سیاوش در خواندن سعی دارد تا با صداش، علاوه بر موسیقی که جریان دارد، متنی را که می خواند فضاسازی کند. این را به راحتی در ادای کلماتی مثل خشم، پرواز، کش کشان، نمودن، دوزخ، جنان، هرکدام به تناسب بار معنایی شان، می شود درک کرد و حتا در چارچوب بزرگتر یعنی یک بیت هم رعایت شده است. این تکنیک در آلبوم دوم آشکارتر هست. و آخر این که در کارهای او تلفیق سازها و زمان بندی های موسیقیایی گوناگون شرقی و هم غربی متناسب با معنا و فضا هست که قابل تامل هست. در کار دوم یعنی همان آلبوم «گه بی گه» باز این سبک آشکارتر هست. زمان بندی های آهنگ ها که در واقع تصنیف هستند طولانی تر از مقدار معمول هستند، اما خسته کننده نیست اند. سیاوش ابتدا به شنونده فرصت می دهد تا با ریتم و ملودی خو بگیرد و سپس آن «برداشت تازه» خود از متن را در آن قالب می ریزد. گوش دادن به کارهاش را به آنهایی که به تنوع موسیقیایی علاقه دارند توصیه می کنم. من کارهاش را دوست دارم و به نظرم او آهنگ ساز و خواننده ی خوبی هست.

تکمیلی: من یک توضیح کوچک بدم که نوشته هایی از من با برچسب «هویجوری» در واقع «نوشته های متفرقه» هستند و برای خودم به همان اندازه اهمیت دارند که دیگر نوشته هام.