18.24 Fortgeschrittenes Thema 

Mittlerweile haben Sie ja schon einiges gelernt in diesem Buch. Aber irgendwie waren alle Themen doch sehr theoretisch. Es wurde vorwiegend gezeigt, wie Sie eine Funktion einsetzen können und was dabei beachtet werden muss. Daher soll in diesem Abschnitt einmal etwas Praktisches gemacht werden, womit einige C-typische Stärken aufgezeigt werden können. Es muss auch erwähnt werden, dass dieses Programmbeispiel Ihnen einiges an Wissen abverlangt. Im Listing werden aber keine Konstrukte von C verwendet, mit denen Sie bisher noch nichts zu tun hatten. Wenn Sie so wollen, stellt dieses Programm eine Art Zwischenprüfung Ihrer Kenntnisse in C dar.

Es soll gezeigt werden, wie Sie einen Text einer Datei dynamisch in den Speicher lesen können; wie dies bei Textverarbeitungsprogrammen geschieht. Eine einfache Textdatei ist dabei wie folgt strukturiert:

Hier klicken, um das Bild zu Vergrößern

Abbildung 18.11   Einfache Strukturierung einer Textdatei

Sicher ist dies nur eine einfache Strukturierung einer Textdatei. In der Regel fehlen hierbei z.B. noch die Absätze oder die Seitenzahlen. Aber für unseren Fall genügt dies.

Folgende Funktionen benötigen Sie für diese Aufgabe:

Eine Funktion, welche eine Datei zum zeilenweisen Lesen öffnet

Eine Funktion, die dynamischen Speicher für einen String anfordert

Eine Funktion, die den dynamischen Speicher erweitert (eine Zeile hinzufügt)

Eine Funktion, welche die Größe einer Zeile anpasst und überflüssigen Speicher wieder freigibt

Eine Funktion, die den dynamischen Speicher verringert

Eine Funktion, die allokierten Speicher freigibt

Hier jetzt das vollständige Listing, welches sehr ausführlich kommentiert ist:

/* dyn_text.c */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
/* symb. Konstanten */
#define LINE 255
#define ALLOC_LINE 10
enum { SUCCESS, ERROR };
/* Funktions-Prototypen */
int read_file(char ***, char *, int *);
char **alloc_string_array(int, int);
int zeilen_hinzu_fuegen(char ***, int, int, int);
int string_anpassen(char **, int);
int string_groesse_veraendern(char **, int, int);
void free_string_array(char **, int);
/*  ***array == Ein Zeiger auf einen Zeiger einer Zeile mit
 *  einem Zeiger auf die Länge der Zeile (*array[zeile][länge])
 *  *fname == Name der zu öffnenden Datei
 *  *zeile_n == Zeiger auf Anzahl Zeilen
 *  Rückgabewert: SUCCESS wenn kein Fehler, ansonsten ERROR
 */
int read_file(char ***array, char *fname, int *zeile_n) {
 char puffer[LINE] = {0}; /* Puffer zum zeilenweisen Einlesen  */
 char *newline = NULL;    /* Zeiger für neue Zeile             */
 FILE *f;                 /* Datei, welche geöffnet werden soll*/
 int error = SUCCESS;     /* Fehlerstatus                      */
 int zeile = 0;           /* aktuelle Zeile                    */
 int absatz_n;
 *zeile_n = 0;            /* Erste Zeile mit 0 initialisieren  */
 /* Speicher anfordern für ALLOC_LINE Zeilen a LINE Zeichen    */
 *array = alloc_string_array(ALLOC_LINE, LINE);
 if(NULL != *array) {
    f = fopen(fname, "r"); /* Datei fname zum Lesen öffnen */
    if(NULL != f) {
       *zeile_n = ALLOC_LINE;
       absatz_n = 0;
       /* Solange kein Fehler auftritt, zeilenweise einlesen */
       while(0 == error && NULL != fgets(puffer, LINE, f)) {
          newline = strchr(puffer, '\n');
          if(NULL != newline)
             /* Newline-Zeichen gegen
              * Terminierungszeichen austauschen */
               *newline = '\0';
             strcat( (*array)[zeile], puffer);
             if(NULL != newline) {
                absatz_n = 1;
                zeile++;
                /* Haben wir noch Platz im Speicher
                 * für weitere Zeilen */
                if(zeile >= *zeile_n) {
                   /* Nein, dann anfügen */
                   if(0 == zeilen_hinzu_fuegen(
                    array, *zeile_n, ALLOC_LINE, LINE) )
                      error = ERROR;
                   else
                      /* Anzahl der Zeilen + 10 */
                      *zeile_n += ALLOC_LINE;
                }
             }
             /* Kein Newline-Zeichen, dann Zeile länger als LINE
              * Zeichen, String der Länge anpassen  ->  Speicher
              * anfordern */
             else {
                absatz_n++;
                if(0 == string_groesse_veraendern(
                 *array, zeile, absatz_n * LINE))
                   error = ERROR;
             }
       }/*while*/
       fclose(f);
       /* Wir sind am Ende vom Einlesen oder ein Fehler trat auf.
        * Es müssen allerdings noch die übrige(n) Zeile(n) in
        * den Speicher eingelesen werden */
       if(0 == error && *zeile_n > zeile) {
          if(0 == zeilen_hinzu_fuegen(
           array, *zeile_n, zeile-*zeile_n, 0))
             error = ERROR;
          *zeile_n = zeile;
       }
    }
    else  /* Datei fname konnte nicht geöffnet werden */
       error = ERROR;
 }
 else   /* Es konnte kein Speicher allokiert werden */
     error = ERROR;
 if(error != 0) {
    /* Im Fall eines Fehlers Speicher wieder freigeben
     * und Anzahl Zeilen auf 0 */
    free_string_array(*array, *zeile_n);
    *zeile_n = 0;
 }
 else
     string_anpassen(*array, *zeile_n);
 return error;
}
/*   zeilen_n == Anzahl Zeilen, wieviele reserviert werden sollen
 *   laenge   == Speicherplatz für die Länge jeder Zeile,
 *               die angefordert wird
 *   Rückgabewert: Anfangsadresse des reservierten Speichers vom
 *                 String-Array  (array[zeile][laenge])
 */
char **alloc_string_array(int zeilen_n, int laenge) {
 char **array = NULL;
 int zeile;
 int ret = SUCCESS;
 if(zeilen_n > 0 && laenge > 0) {
    /* Speicher für zeilen_n Zeilen reservieren */
    array = (char **)malloc(zeilen_n * sizeof(*array));
    if(NULL != array) {
       for(zeile=0; zeile < zeilen_n; zeile++) {
          /* Für jede zeile_n Zeile laenge Bytes
           * Speicher reservieren */
          array[zeile] =
             (char *) malloc( laenge * sizeof(*array[zeile]) );
          if(NULL == array[zeile])
             ret = ERROR;
          else
             /*jede Zeile erstes Zeichen mit \0 initialisieren*/
             array[zeile][0] = '\0';
       }
       if(ERROR == ret) {  /* Bei Fehler Speicher freigeben */
          free_string_array(array, zeilen_n);
          array = NULL;
       }
    }
 }
 return array;
}
/*  ***array      == Ein Zeiger auf einen Zeiger einer Zeile mit
 * einem Zeiger auf die Länge der Zeile ( *array[zeile][länge])
 * alt_n_zeilen   == Anzahl akt. Zeilen im Speicher
 * n_zeilen_hinzu == Anzahl Zeilen, für die neuer Speicherplatz
 * reserviert werden soll. Bei negativen Wert werden n Zeilen
 * entfernt
 * init_laenge    == Speicherplatz für die Länge jeder Zeile, die
 *                   angefordert wird
 * Rückgabewert: 1 wenn Ok, ansonsten 0
 */
int zeilen_hinzu_fuegen(char ***array_ptr, int alt_n_zeilen,
                        int n_zeilen_hinzu, int init_laenge) {
 char **ptr;
 int ret = 1;
 int zeile;
 int anzahl_alte_zeilen = alt_n_zeilen;
 /* Ein negativer Wert bedeutet Zeilen entfernen */
 if(n_zeilen_hinzu < 0) {
    for(zeile=anzahl_alte_zeilen-1;
     zeile >= anzahl_alte_zeilen+n_zeilen_hinzu; zeile--)
       free( (*array_ptr)[zeile]);
 }
 /* Speicher für einzelne Zeilen reservieren */
 ptr=(char **)realloc( *array_ptr,
  (anzahl_alte_zeilen+n_zeilen_hinzu)*sizeof(**array_ptr));
 if(NULL != ptr) {
    *array_ptr = ptr;
    for(zeile=anzahl_alte_zeilen;
     ret && zeile < anzahl_alte_zeilen+n_zeilen_hinzu; zeile++) {
       /* Anzahl der Zeichen, welche jede Zeile
        * aufnehmen kann, reservieren */
       (*array_ptr)[zeile] = (char *) malloc(init_laenge);
       if( NULL != (*array_ptr)[zeile])
          /* jede Zeile erstes Zeichen mit \0 initialisieren */
          (*array_ptr)[zeile][0] = '\0';
       else
          ret = 0;
    }
 }
 else
    ret = 0;
 return ret;
}
/*  **array_ptr == Ein Zeiger auf das String-Array
 *                 array[zeile][laenge]
 *      zeile_n == Anzahl Zeilen, welche angepasst werden
 * Rückgabewert bei Erfolg 0, ansonsten größer als 0
 */
int string_anpassen(char **array_ptr, int zeile_n) {
 int zeile;
 int anzahl_zeichen;
 int fehlschlag = 0;
 for(zeile = 0; zeile < zeile_n; zeile++) {
    /* Funktion strlen liest das Terminierungszeichen
     * '\0' nicht mit -> daher +1 */
     anzahl_zeichen = strlen(array_ptr[zeile])+1;
     if(0 == string_groesse_veraendern(
      array_ptr, zeile, anzahl_zeichen))
        fehlschlag++;
 }
 return fehlschlag;
}
/*  **array_ptr == Ein Zeiger (Adresse) auf das String-Array
 *  array[zeile][laenge]
 *      zeile   == Zeile, welche verändert werden soll
 * neu_laenge   == Anzahl Zeichen, die für die Zeile verändert
 *                 werden soll
 * Rückgabewert bei Erfolg SUCCESS, ansonsten bei Fehler ERROR
 */
int string_groesse_veraendern(char **array, int zeile,
                              int neu_laenge) {
 char *ptr;
 int ret = SUCCESS;
 ptr = (char *) realloc(array[zeile], neu_laenge);
 if(ptr != NULL)
   array[zeile] = ptr;
 else
   ret = ERROR;
 return ret;
}
/*  **array_ptr == Ein Zeiger (Adresse) auf das String-Array
 *                 array[zeile][laenge]
 *    n_zeile   == Anzahl Zeilen, die freigegeben werden sollen*/
void free_string_array(char **array, int n_zeilen) {
 int zeile;
 if(array != NULL) {
    for(zeile= 0; zeile < n_zeilen; zeile++) {
       if(array[zeile] != NULL)
          free(array[zeile]);
    }
 }
 free(array);
}
int main(void) {
 char **array = NULL;
 char datei[255];
 int zeilen=0, i, auswahl, n, m;
 do {
    printf("Was wollen Sie tun?\n\n");
    printf("-1- Datei komplett in den Speicher einlesen\n");
    printf("-2- Inhalt der Datei im Speicher ausgeben\n");
    printf("-3- Datei im Speicher v. Zeile n bis m ausgeben\n");
    printf("-4- Den Speicher wieder freigeben\n");
    printf("-5- Ende\n\n");
    printf("Ihre Wahl : < >\b\b");
    scanf("%d",&auswahl);fflush(stdin);
    switch(auswahl) {
       case 1 : printf("Datei angeben( mit Pfadangabe ): ");
                scanf("%254s",datei);
                fflush(stdin);
                if( (read_file(&array, datei, &zeilen))==ERROR)
                    printf("Fehler beim Lesen in Speicher!!!\n");
                break;
       case 2 : if(zeilen == 0)
                   printf("Keine Daten vorhanden!\n");
                else
                   for(i=0; i<=zeilen-1; i++)
                      printf("%s\n",array[i]);
                break;
       case 3 : printf("Zeilenbeginn: ");
                scanf("%d",&n);
                fflush(stdin);
                if(n > 0 && n <= zeilen-1) {
                   printf("bis zur Zeile: ");
                   scanf("%d",&m);
                   fflush(stdin);
                   if(m >= n && m <= zeilen-1) {
                      for(i=n; i<=m-1; i++)
                         printf("%s\n",array[i]);
                   }
                   else
                      printf("??>>%d<<??\n",m);
                }
                else
                   printf("??>>%d<<??\n",n);
                break;
       case 4 : free_string_array(array, zeilen);
                zeilen=0;
                break;
       default: break;
    }
 } while(auswahl != 5);
 return EXIT_SUCCESS;
}