《C語言程序設(shè)計(jì)》課件第9章

第9章文件9.1C語言文件系統(tǒng)的基本概念

9.2文件的打開與關(guān)閉

9.3文件的讀寫

9.1C語言文件系統(tǒng)的基本概念

9.1.1C文件是流文件

C語言把文件看做是一個(gè)字符的序列，即文件是由一個(gè)一個(gè)字符組成的字符流。因此C語言也將文件稱之為流。

9.1.2C語言支持兩種類型的文件

C語言支持兩種類型的文件：文本文件和二進(jìn)制文件。這兩種文件的區(qū)別在于存放數(shù)據(jù)的方式不同。文本文件的每一個(gè)字節(jié)存放一個(gè)ASCII碼，代表一個(gè)字符。二進(jìn)制文件把數(shù)據(jù)以二進(jìn)制數(shù)的格式存放在文件中，其占用存儲空間較少。C語言對文件的存取是以字符(字節(jié))為單位的，對文件的輸出僅受程序的控制，而不受物理符號(如回車換行符)的控制。9.1.3C語言對文件處理的兩種方法

C語言對文件的處理一般有兩種方法：緩沖文件系統(tǒng)和非緩沖文件系統(tǒng)。在緩沖文件系統(tǒng)中，系統(tǒng)在對文件進(jìn)行讀寫之前首先在內(nèi)存區(qū)開辟一個(gè)稱做緩沖區(qū)的專用內(nèi)存區(qū)域。從內(nèi)存向磁盤寫文件時(shí)必須先寫入緩沖區(qū)，裝滿緩沖區(qū)后才一起寫到磁盤上去；從磁盤讀文件時(shí)必須先將一批數(shù)據(jù)讀到緩沖區(qū)(充滿緩沖區(qū))，然后再從緩沖區(qū)將數(shù)據(jù)逐個(gè)送到用戶數(shù)據(jù)區(qū)，如圖9.1所示。緩沖區(qū)的大小由各個(gè)具體的C語言版本確定，一般為512字節(jié)。圖9.1緩沖文件系統(tǒng)輸入輸出示意圖在非緩沖文件系統(tǒng)中，并不自動開辟大小確定的緩沖區(qū)，而是由程序設(shè)定緩沖區(qū)的大小。一般地，用緩沖文件系統(tǒng)進(jìn)行的輸入/輸出稱為高級磁盤輸入/輸出，用非緩沖文件系統(tǒng)進(jìn)行的輸入/輸出稱為低級(低層)的輸入/輸出。ANSIC標(biāo)準(zhǔn)采用緩沖文件系統(tǒng)。

9.1.4C文件操作的一般方法

在C語言中，文件的基本操作包括文件的打開、文件指針的定位、文件的讀寫、出錯(cuò)檢測和文件關(guān)閉等內(nèi)容，對一個(gè)文件的操作過程一般如圖9.2所示，對文件的各種操作都是通過標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)來完成的，所以，學(xué)習(xí)C語言的文件操作主要是學(xué)習(xí)掌握有關(guān)文件操作的函數(shù)。圖9.2C文件操作的一般過程9.1.5文件類型

緩沖文件系統(tǒng)中，每個(gè)被使用文件的有關(guān)信息(包括文件當(dāng)前的讀寫位置、與文件對應(yīng)的內(nèi)存緩沖區(qū)地址、緩沖區(qū)中未被處理的字符數(shù)、文件的操作方式等)都要保存在一個(gè)“文件信息區(qū)”，為此系統(tǒng)定義了一個(gè)文件類型，稱為FILE類型，這實(shí)際上是一個(gè)結(jié)構(gòu)體類型：9.1.6文件類型指針

有了結(jié)構(gòu)體FILE類型后，可以定義若干個(gè)FILE類型的變量以保存相應(yīng)文件的信息，再定義文件指針變量，指向FILE類型的變量，例如：

FILE*fp1,*fp2；

其中，fp1、fp2就是指向FILE類型結(jié)構(gòu)的兩個(gè)指針變量。

在C程序中，通過fp使用變量中的文件信息，從而訪問該文件。也就是說C程序是通過文件指針變量找到與它相關(guān)的文件的。

注意：如果有n個(gè)文件，一般應(yīng)設(shè)n個(gè)指針變量(指向FILE類型結(jié)構(gòu)體的指針變量)以實(shí)現(xiàn)對每個(gè)文件的訪問。

9.2文件的打開與關(guān)閉

9.2.1文件打開

在C語言中，使用fopen函數(shù)來打開文件，fopen函數(shù)的調(diào)用格式為

fopen(“文件名”，“文件使用方式”)；

其中，文件名是指文件的全名稱，包括相應(yīng)的路徑、主文件名、擴(kuò)展文件名(若有)；文件使用方式是指打開文件是為讀、寫、追加，以及是二進(jìn)制文件還是文本文件。

文件的使用方式及其含義如表9.1所示。表9.1文件的使用方式及其含義

fopen函數(shù)執(zhí)行后返回一個(gè)FILE類型的指針，通常賦給一個(gè)文件指針變量(如fp)。這樣文件指針fp就和被打開的文件聯(lián)系起來了，其后對文件的讀寫就可以通過文件指針fp來進(jìn)行。例如：

fp=fopen("f1","r")；

表示要打開名字為f1的文件，文件使用方式為r(r代表read，即只讀)，函數(shù)返回的FILE型指針賦給了指針變量fp，或者說fp指向了文件f1。說明：

(1)如果不能實(shí)現(xiàn)“打開”的任務(wù)，fopen函數(shù)將會返回一個(gè)出錯(cuò)信息。出錯(cuò)的原因可能是用“r”方式打開一個(gè)并不存在的文件，磁盤出故障，磁盤已滿無法建立新文件等。此時(shí)fopen函數(shù)返回一個(gè)空指針值NULL(NULL在stdio.h文件中已被定義為0)。

因此，常用下面的方法打開一個(gè)文件：即先檢查打開的操作有否出錯(cuò)，如果有錯(cuò)就在終端上輸出“不能打開文件”。exit函數(shù)的作用是終止正在調(diào)用的過程。

(2)用以上的方式可以打開文本文件或二進(jìn)制文件，這是ANSIC的規(guī)定，即用同一種緩沖文件系統(tǒng)來處理文本文件和二進(jìn)制文件。但目前使用的有些C編譯系統(tǒng)可能不完全提供所有這些功能(例如有的只能用?"r"、"w"、"a"?方式)，有的C版本不用?"r+"、"w+"、"a+"，而用?"rw"、"wr"、"ar"?等，請讀者注意所用系統(tǒng)的規(guī)定。

(3)在向計(jì)算機(jī)輸入文本文件時(shí)，將回車換行符轉(zhuǎn)換為一個(gè)換行符，在輸出時(shí)把換行符轉(zhuǎn)換成為回車和換行兩個(gè)字符。而使用二進(jìn)制文件時(shí)，不進(jìn)行這種轉(zhuǎn)換，在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)格式與輸出到外部文件中的數(shù)據(jù)格式完全一致。

(4)程序開始運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)自動打開3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)文件：標(biāo)準(zhǔn)輸入、標(biāo)準(zhǔn)輸出、標(biāo)準(zhǔn)出錯(cuò)輸出。通常這三個(gè)文件都與終端相聯(lián)系。因此以前我們所用到的從終端輸入或輸出都不需要打開終端文件。

【例9.1】

使用fopen函數(shù)打開一個(gè)文件。

程序如下：圖9.3例9.1的運(yùn)行結(jié)果9.2.2文件關(guān)閉

當(dāng)一個(gè)文件使用完畢后應(yīng)關(guān)閉，以防止再被誤用。

“關(guān)閉”就是使文件指針變量不指向該文件，也就是文件指針變量與文件“脫鉤”，此后不能再通過該指針對原來與其相聯(lián)系的文件進(jìn)行讀寫操作，除非再次打開文件，并使該指針變量重新指向該文件。

用fclose函數(shù)關(guān)閉文件。fclose函數(shù)調(diào)用的格式為

fclose(文件指針)；

例如：

fclose(fp)；

fclose函數(shù)調(diào)用成功，則返回值為0；否則返回EOF(－1)。EOF是在stdio.h文件中定義的符號常量，值為－1。

為防止文件數(shù)據(jù)丟失，文件使用完畢后必須關(guān)閉，特別是對以寫方式打開的文件。

9.3文?件?的?讀?寫

9.3.1字符讀寫函數(shù)

1.寫字符函數(shù)(fputc)

fputc函數(shù)的調(diào)用格式為

fputc(字符表達(dá)式，文件指針);

fputc函數(shù)的功能是將字符表達(dá)式的值輸出到文件指針?biāo)赶虻奈募腥?。其中字符表達(dá)式指要輸出的字符，它可以是一個(gè)字符常量，也可以是一個(gè)字符變量?！拔募羔槨笔俏募闹羔樧兞?，“文件指針”指向的文件已經(jīng)以寫或讀寫方式打開。

如果輸出成功，則fputc函數(shù)返回輸出的字符；如果輸出失敗，則返回一個(gè)EOF。

2.讀字符函數(shù)(fgetc)

fgetc函數(shù)的調(diào)用格式為

字符變量=fgetc(文件指針)；

fgetc函數(shù)的功能是從“文件指針”指定的文件讀入一個(gè)字符，該文件必須是以讀或讀寫方式打開的。

fgetc函數(shù)的返回值為讀入的字符，并賦給字符變量。若調(diào)用fgetc函數(shù)讀字符時(shí)遇到文件結(jié)束符，則函數(shù)返回文件結(jié)束標(biāo)志EOF。

【例9.2】

設(shè)在當(dāng)前目錄下有一個(gè)名為gh.txt的文件，其內(nèi)容為“Ilikeprogramming!”，要求編一程序?qū)⒃撐募械膬?nèi)容打印在屏幕上。

程序如下：圖9.4例9.2的運(yùn)行結(jié)果9.3.2字符串讀寫函數(shù)

文件的字符串讀寫包括fgets函數(shù)和fputs函數(shù)。

1.讀字符串函數(shù)(fgets)

fgets函數(shù)的調(diào)用格式為

fgets(字符數(shù)組名，讀入字符的個(gè)數(shù)，文件指針);

fgets的功能是從指定文件讀入一個(gè)字符串并放到字符數(shù)組中。fgets函數(shù)返回值為字符數(shù)組的首地址。

注意：fgets函數(shù)只能從文件指針指向的文件輸入“讀入字符個(gè)數(shù)－1”個(gè)字符，然后在最后加一個(gè)‘\0’字符，得到的字符串共有“讀入字符個(gè)數(shù)”個(gè)字符，并且把它們放到字符數(shù)組中。如果在讀完“讀入字符個(gè)數(shù)－1”個(gè)字符之前遇到換行符或EOF，讀入即結(jié)束。

2.寫字符串函數(shù)(fputs)

fputs函數(shù)的調(diào)用格式為

fputs(字符串表達(dá)式，文件指針);

fputs函數(shù)的作用是將“字符串表達(dá)式”表示的字符串寫入到fp指向的文件中去。如：

fputs("China",fp);

其作用是把字符串“China”輸出到fp指向的文件。

fputs函數(shù)中第一個(gè)參數(shù)可以是字符串常量、字符數(shù)組名或字符型指針。字符串末尾的‘\0’不輸出。若函數(shù)fputs調(diào)用成功，函數(shù)返回值為0；若失敗則函數(shù)的返回值為EOF。

以上兩個(gè)函數(shù)類似以前介紹過的gets和puts函數(shù)，只是fgets和fputs函數(shù)以指定的文件作為讀寫對象。

【例9.3】

編寫一程序，把從鍵盤輸入的一字符串寫入文件mytest1.txt中，輸入時(shí)以字符‘!’作為結(jié)束。假定在程序執(zhí)行前，TurboC的子目錄中并沒有mytest1.txt文件。

程序如下：圖9.5使用記事本打開的txt文件內(nèi)容程序用循環(huán)等待用戶輸入，每一個(gè)字符輸入后，程序測試到輸入字符不為?'！'，則把該字符讀入字符變量ch，然后寫入fp指定的文件。所有字符輸入完畢后，由于用戶接著輸入了?'!'，因此退出循環(huán)。所以本程序首先能夠從鍵盤把字符一個(gè)個(gè)讀入字符變量，然后寫入到文件中，直到用戶輸入結(jié)束符?'!'?后，程序退出循環(huán)，執(zhí)行關(guān)閉文件函數(shù)關(guān)閉文件。

程序運(yùn)行結(jié)果表明用戶的屏幕顯示和記事本文件的內(nèi)容是完全一致的，如圖9.6所示。圖9.6例9.3的運(yùn)行結(jié)果也可以使用FILE菜單中的Directory子菜單，輸入文件名myteste1.txt并回車，在TC界面顯示該文件的內(nèi)容，如圖9.7所示。圖9.7使用Directory子菜單顯示的內(nèi)容

【例9.4】

把數(shù)組中的內(nèi)容(不包括?'\0'?)輸出到文件指針變量所指的文件中。

程序如下：程序說明：程序用循環(huán)等待用戶輸入，當(dāng)一個(gè)字符串輸入完畢(用戶敲了回車)以后，程序測試到字符數(shù)組中的字符串長度大于0，因此把該字符串寫入fp指定的文件，并且添加上回車符。當(dāng)?shù)?個(gè)字符串輸入完畢，用戶敲了回車以后，程序測試到字符串長度大于0，因此把該字符串又寫入fp指定的文件，同樣也加上回車符。第3串輸入了一個(gè)空格，因此形成一個(gè)空行。第4串輸入完畢后，由于用戶接著直接敲了回車，因此測試到的字符串長度為0，因此退出循環(huán)，程序接著執(zhí)行關(guān)閉文件函數(shù)將文件關(guān)閉。因此本程序首先能夠從鍵盤把一行一行的字符串讀入字符數(shù)組，然后從數(shù)組中寫入到文件，直到用戶直接敲回車符結(jié)束輸入后，程序執(zhí)行關(guān)閉文件函數(shù)來關(guān)閉文件。用戶的屏幕顯示和記事本文件的內(nèi)容是完全一致的。程序運(yùn)行結(jié)果如圖9.8所示。圖9.8例9.4的運(yùn)行結(jié)果用戶輸入的內(nèi)容如圖9.9所示，第3行輸入了一個(gè)空格，因此形成一個(gè)空行。圖9.9記事本顯示的文件mytest2的內(nèi)容9.3.3數(shù)據(jù)塊讀寫函數(shù)

1.讀數(shù)據(jù)塊函數(shù)(fread)

fread函數(shù)的調(diào)用格式為

fread(指針，數(shù)據(jù)塊大小，數(shù)據(jù)塊數(shù)目，文件指針)；

其中“指針”是讀入數(shù)據(jù)的存放地址，輸入的數(shù)據(jù)存入該內(nèi)存塊；“數(shù)據(jù)塊大小”為要讀寫的字節(jié)數(shù)；“數(shù)據(jù)塊數(shù)目”是要讀多少個(gè)“數(shù)據(jù)塊大小”的數(shù)據(jù)項(xiàng)，因此一次讀入的字節(jié)數(shù)為：“數(shù)據(jù)塊數(shù)目”ד數(shù)據(jù)塊大小”個(gè)字節(jié)；“文件指針”指的是已打開的準(zhǔn)備讀出數(shù)據(jù)塊的文件。

fread函數(shù)的功能是從“文件指針”指向的文件中讀取“數(shù)據(jù)塊數(shù)目”個(gè)“數(shù)據(jù)塊大小”的數(shù)據(jù)塊，并存放到“指針”指定的內(nèi)存中。

若函數(shù)fread調(diào)用成功，則返回值為“數(shù)據(jù)塊數(shù)目”的值；若遇到文件結(jié)束或出錯(cuò)則返回0。

2.寫數(shù)據(jù)塊函數(shù)(fwrite)

fwrite函數(shù)的調(diào)用格式為

fwrite(指針，數(shù)據(jù)塊大小，數(shù)據(jù)塊數(shù)目，文件指針)；

其中，“指針”是準(zhǔn)備輸出數(shù)據(jù)塊的首地址，“數(shù)據(jù)塊大小”、“數(shù)據(jù)塊數(shù)目”的含義同fread函數(shù)，“文件指針”指的是已經(jīng)打開的準(zhǔn)備寫入數(shù)據(jù)塊的文件。

fwrite函數(shù)的功能為將“指針”指向的內(nèi)存中的“數(shù)據(jù)塊數(shù)目”ד數(shù)據(jù)塊大小”個(gè)字節(jié)內(nèi)容寫入到“文件指針”指向的文件中。若函數(shù)fwrite調(diào)用成功，則返回值為“數(shù)據(jù)塊數(shù)目”的值，即寫入到文件的數(shù)據(jù)塊的個(gè)數(shù)。

說明：如果文件以二進(jìn)制形式打開，用fread和fwrite函數(shù)就可以讀寫任何類型的信息。

【例9.5】

假設(shè)一個(gè)學(xué)生的信息包括姓名、學(xué)號、年齡和成績，寫一程序完成從鍵盤讀入4個(gè)學(xué)生的信息，然后把它們轉(zhuǎn)存到磁盤文件上去。

問題分析：

(1)根據(jù)要求，學(xué)生的信息可以是結(jié)構(gòu)體類型，4個(gè)學(xué)生信息可以由一個(gè)結(jié)構(gòu)體數(shù)組表示。在main函數(shù)中，從終端鍵盤輸入4個(gè)學(xué)生的數(shù)據(jù)，然后調(diào)用save函數(shù)，將這些數(shù)據(jù)輸出到以“stu_list”命名的磁盤文件中。fwrite函數(shù)的作用是將一個(gè)數(shù)據(jù)塊送到stu_list文件中。

設(shè)用戶輸入的數(shù)據(jù)為

li80011886

wang80021991

cao80031878

lin80041985

程序運(yùn)行結(jié)果如圖9.10所示。圖9.10例9.5的運(yùn)行結(jié)果9.3.4按指定格式讀寫函數(shù)(fprintf函數(shù)和fscanf函數(shù))

文件按指定格式(格式化)讀寫函數(shù)包括按指定格式(格式化)讀(fscanf)函數(shù)和按指定格式(格式化)寫(fprintf)函數(shù)。

fscanf函數(shù)、fprintf函數(shù)與scanf函數(shù)、printf函數(shù)作用相仿，只是fprintf和fscanf函數(shù)的讀寫對象不是終端而是磁盤文件。它們的調(diào)用格式為

fscanf(文件指針，格式字符串，輸入表列)；

fprintf(文件指針，格式字符串，輸出表列)；

例如：

fprintf(fp,"%d,%6.2f",i,t);它的作用是將整型變量i和實(shí)型變量t的值按%d和%6.2f的格式輸出到fp指向的文件上。如果i=3,t=4.5,則輸出到磁盤文件上的是以下的字符串：

3，4.50

再如：

fscanf(fp,"%d,%f",&i,&t);

它的作用是從fp指向的文件中按%d和%f格式讀入數(shù)據(jù)。注意文件中存放的是ASCII碼字符，讀入過程中自動轉(zhuǎn)換成格式要求的數(shù)據(jù)。

磁盤文件上如果有以下字符：

3，4.5

則將磁盤文件中的字符“3”轉(zhuǎn)換成整數(shù)3送給變量i，將字符“4.5”轉(zhuǎn)換成實(shí)數(shù)4.5送給變量t。

【例9.6】

文件dmytest1.txt的內(nèi)容如下：

apple 505.5

pear 402.4

banana 253.0

orange 303.3

要求將文件的內(nèi)容按變量的形式取出。

程序如下：圖9.11例9.6的運(yùn)行結(jié)果用fprintf和fscanf函數(shù)對磁盤文件讀寫，使用方便、容易理解，但由于在輸入時(shí)要將ASCII碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制形式，在輸出時(shí)又要將二進(jìn)制形式轉(zhuǎn)換成字符，這樣將增加花費(fèi)的時(shí)間。因此，在內(nèi)存與磁盤頻繁交換數(shù)據(jù)的情況下，最好不用fprintf和fscanf函數(shù)，而用fread和fwrite函數(shù)。

9.3.5文件的定位

C文件中有一個(gè)位置指針指向當(dāng)前讀寫的位置。順序讀寫一個(gè)文件時(shí)，一次讀寫完成后，該位置指針自動指向下一個(gè)位置。為了能夠改變讀寫的順序，C語言提供了幾個(gè)函數(shù)，強(qiáng)制使位置指針指向其他指定的位置。

1.移動位置指針函數(shù)(fseek)

fseek函