C語言程序設(shè)計基礎(chǔ)與實訓(xùn)教程

1、在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)： :/教材其余課件及動畫素材請查閱在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)QQ:349134187 或者直接輸入下面地址：第11章 文 件主要內(nèi)容C文件概述文件類型指針文件的翻開和關(guān)閉文件的讀寫文件的定位出錯的檢測文件輸入輸出小結(jié)11.1 C文件概述文件file是程序設(shè)計中一個重要的概念。所謂“文件一般指存儲在外部介質(zhì)上數(shù)據(jù)的集合。一批數(shù)據(jù)是以文件的形式存放在外部介質(zhì)如磁盤上的。操作系統(tǒng)是以文件為單位對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的，也就是說，如果想找存在于外部介質(zhì)上的數(shù)據(jù)，必須先按文件名找到所指定的文件，然后再從該文件中讀取數(shù)據(jù)。要向外部介質(zhì)上存儲數(shù)據(jù)也必須先建立一個文件以文件名標(biāo)識，才能向它輸出數(shù)據(jù)。11.1 C文

2、件概述以前各章中所用到的輸入和輸出，都是以終端鍵盤輸入數(shù)據(jù)，運(yùn)行結(jié)果輸出到終端上。從操作系統(tǒng)的角度看，每一個與主機(jī)相連的輸入輸出設(shè)備都看作是一個文件。例如，終端鍵盤是輸入文件，顯示屏和打印機(jī)是輸出文件。在程序運(yùn)行時，常常需要將一些數(shù)據(jù)運(yùn)行的最終結(jié)果或中間數(shù)據(jù)輸出到磁盤上存放起來，以后需要時再從磁盤中輸入到計算機(jī)內(nèi)存。這就是要用到磁盤文件。11.1 C文件概述C語言把文件看作是一個字符字節(jié)的序列，即由一個一個字符字節(jié)的數(shù)據(jù)順序組成。根據(jù)數(shù)據(jù)的組織形式，可分為ASCII文件和二進(jìn)制文件。ASCII文件又稱文本text文件，它的每一個字節(jié)放一個ASCII代碼，代表一個字符。二進(jìn)制文件是把內(nèi)存中的數(shù)據(jù)

3、按其在內(nèi)存中的存儲形式原樣輸出到磁盤上存放。如果有一個整數(shù)10000，在內(nèi)存中占2個字節(jié)，如果按ASCII碼形式輸出，那么占5個字節(jié)，而按二進(jìn)制形式輸出，在磁盤上只占2個字節(jié)，如圖11-1所示。用ASCII碼形式輸出與字符一一對應(yīng)，一個字節(jié)代表一個字符，因而便于對字符進(jìn)行逐個處理，也便于輸出字符。但一般占存儲空間較多，而且要花費轉(zhuǎn)換時間二進(jìn)制形式與ASCII碼間的轉(zhuǎn)換。用二進(jìn)制形式輸出數(shù)值，可以節(jié)省外存空間和轉(zhuǎn)換時間，但一個字節(jié)并不對應(yīng)一個字符，不能直接輸出字符形式。一般中間結(jié)果數(shù)據(jù)需要暫時保存在外存上以后又需要輸入到內(nèi)存的，常用二進(jìn)制文件保存。11.2 文件類型指針緩沖文件系統(tǒng)中，關(guān)鍵的概念

4、是“文件指針。每個被使用的文件都在內(nèi)存中開辟一個區(qū)，用來存放文件的有關(guān)信息如文件的名字、文件狀態(tài)及文件當(dāng)前位置等。這些信息是保存在一個結(jié)構(gòu)體變量中的。該結(jié)構(gòu)體類型是由系統(tǒng)定義的，取名為FILE。Turbo C在文件中有以下的文件類型聲明。11.2 文件類型指針typedef structshort level; /*緩沖區(qū)“滿或“空的程度*/ unsigned flags; /*文件狀態(tài)標(biāo)志*/ char fd; /*文件描述符*/ unsigned char hold; /*如無緩沖區(qū)不讀取字符*/ short bsize; /*緩沖區(qū)的大小*/ unsigned char *buffer;

5、 /*數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的位置*/ unsigned ar *curp; /*指針，當(dāng)前的指向*/ unsigned istemp; /*臨時文件，指示器*/ short token; /*用于有效性檢查*/FILE;11.2 文件類型指針有了結(jié)構(gòu)體FILE類型之后，可以用它來定義假設(shè)干個FILE類型的變量，以便存放假設(shè)干個文件的信息。例如，可以定義以下FILE類型的數(shù)組。FILE f5;定義了一個結(jié)構(gòu)體數(shù)組f，它有5個元素，可以用來存放5個文件的信息?？梢远x文件型指針變量，如：FILE *fp;11.2 文件類型指針fp是一個指向FILE類型結(jié)構(gòu)體的指針變量。可以使fp指向某一個文件的結(jié)構(gòu)體變量，

6、從而通過該結(jié)構(gòu)體變量中的文件信息能夠訪問該文件。也就是說，通過文件指針變量能夠找到與它相關(guān)的文件。如果有n個文件，一般應(yīng)設(shè)n個指針變量指向FILE類型結(jié)構(gòu)體的指針變量，使它們分別指向n個文件確切地說指向存放該文件信息的結(jié)構(gòu)體變量，以實現(xiàn)對文件的訪問。11.3 文件的翻開和關(guān)閉文件的翻開fopen函數(shù)文件的關(guān)閉fclose函數(shù)11.3.1 文件的翻開fopen函數(shù)ANSI C規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出函數(shù)庫，用fopen函數(shù)來實現(xiàn)文件的翻開。fopen函數(shù)的調(diào)用方式通常為：FILE *fp;fp=fopen(文件名,使用文件方式);例如：fp=fopen(a1,r);它表示要翻開名字為a1的文件，使用文

7、件方式為“讀入r代表read，即讀入，fopen函數(shù)帶回指向a1文件的指針并賦給fp，這樣fp就和文件a1相聯(lián)系了，或者說，fp指向a1文件?？梢钥闯?，在翻開一個文件時，將通知編譯系統(tǒng)以下3個信息：需要翻開的文件名，也就是準(zhǔn)備訪問的文件的名字；使用文件的方式“讀還是“寫等；讓哪一個指針變量指向被翻開的文件。使用文件的方式文件使用方式含 義r（只讀）為輸入打開一個文本文件w（只寫）為輸出打開一個文本文件a（追加）向文本文件末尾追加數(shù)據(jù)rb（只讀）為輸入打開一個二進(jìn)制文件wb（只寫）為輸出打開一個二進(jìn)制文件ab（追加）向二進(jìn)制文件末尾追加數(shù)據(jù)r+（讀寫）為讀/寫打開一個文本文件w+（讀寫）為讀/寫

8、建立一個新的文本文件a+（讀寫）為讀/寫打開一個文本文件rb+（讀寫）為讀/寫打開一個二進(jìn)制文件wb+（讀寫）為讀/寫建立一個新的二進(jìn)制文件ab+（讀寫）為讀/寫打開一個二進(jìn)制文件11.3.1 文件的翻開fopen函數(shù)說明：用r方式翻開的文件只能用于向計算機(jī)輸入而不能用作向該文件輸出數(shù)據(jù)，而且該文件應(yīng)該已經(jīng)存在，不能用r方式翻開一個并不存在的文件即輸入文件，否那么出錯。用w方式翻開的文件只能用于向該文件寫數(shù)據(jù)即輸出文件，而不能用來向計算機(jī)輸入。如果原來不存在該文件，那么在翻開時新建立一個以指定的名字命名的文件。如果原來已存在一個以該文件名命名的文件，那么在翻開時將該文件刪去，然后重新建立一個新

9、文件。11.3.1 文件的翻開fopen函數(shù)如果希望向文件末尾添加新的數(shù)據(jù)不希望刪除原有數(shù)據(jù)，那么應(yīng)該用a方式打 開。但此時該文件必須已存在，否那么將得到出錯信息。翻開時，位置指針移到文件的末尾。用r+、w+、a+方式翻開的文件既可以用來輸入數(shù)據(jù)，也可以用來輸出數(shù)據(jù)。用r+方式時，該文件必須已經(jīng)存在，以便能向計算機(jī)輸入數(shù)據(jù)；用w+方式那么新建立一個文件，先向此文件寫入數(shù)據(jù)，然后可以讀此文件中的數(shù)據(jù)；用a+方式翻開的文件，原來的文件不被刪除，位置指針移到文件末尾，可以添加，也可以讀取。如果不能實現(xiàn)“翻開的任務(wù)，fopen函數(shù)將會帶回一個出錯信息。出錯的原因可能是用r方式翻開一個并不存在的文件；磁

10、盤出故障；磁盤已滿無法建立新文件等。此時fopen函數(shù)將帶回一個空指針NULLNULL在文件中已被定義為0。常用下面的方法翻開一個文件：if(fp=fopen(file1,r)=NULL) printf(cannot open this filen); exit(0); 11.3.1 文件的翻開fopen函數(shù)即先檢查翻開的操作是否出錯，如果有錯就在終端上輸出“cannot open this file。exit函數(shù)的作用是關(guān)閉所有文件，終止正在調(diào)用的過程。待用戶檢查出錯誤，修改后再運(yùn)行。用以上方式可以翻開文本文件或二進(jìn)制文件，這是ANSI C的規(guī)定，用同一種緩沖文件系統(tǒng)來處理文本文件和二進(jìn)制文

11、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，注意所用系統(tǒng)的規(guī)定。11.3.1 文件的翻開fopen函數(shù)在向計算機(jī)輸入文本文件時，將回車換行符轉(zhuǎn)換為一個換行符，在輸出時把換行符轉(zhuǎn)換成為回車和換行兩個字符。在用二進(jìn)制文件時不進(jìn)行這種轉(zhuǎn)換，在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)形式與輸出到外部文件中的數(shù)據(jù)形式完全一致，一一對應(yīng)。11.3.1 文件的翻開fopen函數(shù)在程序開始運(yùn)行時，系統(tǒng)自動翻開3個標(biāo)準(zhǔn)文件：標(biāo)準(zhǔn)輸入、標(biāo)準(zhǔn)輸出、標(biāo)準(zhǔn)出錯輸出。通常這3個文件都與終端相聯(lián)系。因此以前我們所用到的從終端輸入或輸出都不需要翻開終端文件

12、。系統(tǒng)自動定義了3個文件指針stdin、stdout和stderr，分別指向終端輸入、終端輸出和標(biāo)準(zhǔn)出錯輸出也從終端輸出。如果程序中指定要從stdin所指的文件輸入數(shù)據(jù)，就是指從終端鍵盤輸入數(shù)據(jù)。11.3.2 文件的關(guān)閉fclose函數(shù)在使用完一個文件后應(yīng)該關(guān)閉它，以防止它再被誤用?！瓣P(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。除非再次翻開，使該指針變量重新指向該文件。用fclose函數(shù)關(guān)閉文件，其調(diào)用的一般形式為：fclose(文件指針);11.3.2 文件的關(guān)閉fclose函數(shù)前面把翻開文件用fopen函數(shù)時所

13、帶回的指針變量賦給了fp，現(xiàn)在通過fp把該文件關(guān)閉，即fp不再指向該文件。應(yīng)該養(yǎng)成在程序終止之前關(guān)閉所有文件的習(xí)慣，如果不關(guān)閉文件將會喪失數(shù)據(jù)。因為，如前面講述的，在向文件寫數(shù)據(jù)時，是先將數(shù)據(jù)輸?shù)骄彌_區(qū)，待緩沖區(qū)充滿后才正式輸出給文件。如果當(dāng)數(shù)據(jù)未充滿緩沖區(qū)而程序結(jié)束運(yùn)行，就會將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)喪失。用fclose函數(shù)關(guān)閉文件，可以防止這個問題，它先把緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)輸出到磁盤文件，然后才釋放文件指針變量。11.4 文件的讀寫 fputc函數(shù)和fgetc函數(shù)putc函數(shù)和getc函數(shù)fread函數(shù)和fwrite函數(shù)fprintf函數(shù)和fscanf函數(shù)其他讀寫函數(shù)11.4.1 fputc函數(shù)和fge

14、tc函數(shù)putc函數(shù)和getc函數(shù) fputc函數(shù)fgetc函數(shù)fputc和fgetc函數(shù)使用舉例11.4.2 fread函數(shù)和fwrite函數(shù)getc和putc函數(shù)可以用來讀寫文件中的一個字符，但是常常要求一次讀入一組數(shù)據(jù)例如，一個實數(shù)或一個結(jié)構(gòu)體變量的值，ANSI C標(biāo)準(zhǔn)提出設(shè)置兩個函數(shù)fread和fwrite，用來讀寫一個數(shù)據(jù)塊。它們的一般調(diào)用形式如下：fread(buffer,size,count,fp);fwrite(buffer,size,count,fp);其中：buffer：是一個指針。對fread來說，它是讀入數(shù)據(jù)的存放地址；對fwrite來說是要輸出數(shù)據(jù)的地址以上指的是起始

15、地址。size：要讀寫的字節(jié)數(shù)。count：要進(jìn)行讀寫多少個size字節(jié)的數(shù)據(jù)項。fp：文件型指針。如果文件以二進(jìn)制形式翻開，用fread和fwrite函數(shù)就可以讀寫任何類型的信息，如：fread(f,4,2,fp);11.4.2 fread函數(shù)和fwrite函數(shù)其中f是一個實型數(shù)組名。一個實型變量占4個字節(jié)。這個函數(shù)從fp所指向的文件讀入2次每次4個字節(jié)數(shù)據(jù)，存儲到數(shù)組f中。如果有一個如下的結(jié)構(gòu)體類型：struct studentchar name10; int num; int age; char addr30;stud40;11.4.2 fread函數(shù)和fwrite函數(shù)結(jié)構(gòu)體數(shù)組stud

16、有40個元素，每一個元素用來存放一個學(xué)生的數(shù)據(jù)包括姓名、學(xué)號、年齡、地址。假設(shè)學(xué)生的數(shù)據(jù)已存放在磁盤文件中，可以用下面的for語句和fread函數(shù)讀入40個學(xué)生的數(shù)據(jù)：for(i=0;i40;i+) fread(&studi,sizeof(struct student),1,fp);同樣，以下for語句和fwrite函數(shù)可以將內(nèi)存中的學(xué)生數(shù)據(jù)輸出到磁盤文件中去：for(i=0;i40;i+) fwrite(&studi,sizeof(struct student),1,fp);如果fread或fwrite調(diào)用成功，那么函數(shù)返回值為count的值，即輸入或輸出數(shù)據(jù)項的完整個數(shù)。11.4.3 fp

17、rintf函數(shù)和fscanf函數(shù)fprintf函數(shù)、fscanf函數(shù)與printf函數(shù)、scanf函數(shù)作用相似，都是格式化讀寫函數(shù)。只有一點不同：fprintf和fscanf函數(shù)的讀寫對象不是終端，而是磁盤文件。它們的一般調(diào)用方式為：fprintf(文件指針,格式字符串,輸出表列);fscanf(文件指針,格式字符串,輸入表列);例如：fprintf(fp,%d,%6.2f,i,t);它的作用是將整型變量i和實型變量t的值按%d和的格式輸出到fp指向的文件上。如果i=3，那么輸出到磁盤文件上的是以下字符串：11.4.3 fprintf函數(shù)和fscanf函數(shù)同樣，用以下fscanf函數(shù)可以從磁盤

18、文件上讀入ASCII字符：fscanf(fp,%d,%f,&i,&t);磁盤文件上如果有以下字符：那么將磁盤文件中的數(shù)據(jù)3送給變量i，送給變量t。用fprintf和fscanf函數(shù)對磁盤文件讀寫，使用方便，容易理解，但由于在輸入時要將ASCII碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制形式，在輸出時又要將二進(jìn)制形式轉(zhuǎn)換成字符，花費時間比較多。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)。11.4.4 其他讀寫函數(shù)putw和getw函數(shù)大多數(shù)C編譯系統(tǒng)都提供另外兩個函數(shù)：putw和getw，用來對磁盤文件讀寫一個字整數(shù)。例如：putw(10,fp);它的

19、作用是將整數(shù)10輸出到fp指向的文件，而：i=getw(fp);的作用是從磁盤文件讀一個整數(shù)到內(nèi)存，賦給整型變量i。如果所用的C編譯的庫函數(shù)中不包括putw和getw函數(shù)，可以自己定義這兩個函數(shù)。putw函數(shù)如下：putw(int i,FILE *fp)char *s; s=&i; putc(s0,fp); putc(s1,fp); return(i);putw和getw函數(shù)當(dāng)調(diào)用putw函數(shù)時，如果用“putw(10,fp);語句，形參i得到實參傳來的值10，在putw函數(shù)中將i的地址賦給指針變量s，而s是指向字符變量的指針變量，因此s指向i的第1個字節(jié)，s+1指向i的第2個字節(jié)。由于*(s

20、+0)就是s0，*(s+1)就是s1，因此，s0、s1分別對應(yīng)i的第1字節(jié)和第2字節(jié)。順序輸出s0、s1就相當(dāng)于輸出了i的兩個字節(jié)中的內(nèi)容，如圖11-3所示。getw函數(shù)如下：getw(FILE *fp)char *s; int i; s=&i; s0=getc(fp); s1=getc(fp); return(i);putw和getw并不是ANSI C標(biāo)準(zhǔn)定義的函數(shù)。但許多C編譯系統(tǒng)都提供了這兩個函數(shù)，有的C編譯系統(tǒng)可能不以putw和getw命名這兩個函數(shù)，而用其他函數(shù)名，使用時須注意。讀寫其他類型數(shù)據(jù) 如果用ANSI C提供的fread和fwrite函數(shù)，讀寫任何類型數(shù)據(jù)都是十分方便的。如

21、果所用的系統(tǒng)不提供這兩個函數(shù)，用戶只好自己定義所需函數(shù)。例如，可以定義一個向磁盤文件寫一個實數(shù)用二進(jìn)制方式的函數(shù)putfloat。putfloat(float num,FILE *fp)char *s; int count; s=# for(count=0;count4;count+) putc(scount,fp);同樣可以編寫出讀寫任何類型數(shù)據(jù)的函數(shù)。fgets函數(shù)和fputs函數(shù)fgets的作用是從指定文件讀入一個字符串，如：fgets(str,n,fp);n為要求得到的字符長度，但只從fp指向的文件輸入n1個字符，然后在最后加一個0字符，因此得到的字符串共有n個字符。把它們放到

22、字符數(shù)組str中。如果在讀完n1個字符之前遇到換行符或EOF，讀入即結(jié)束。fgets函數(shù)返回值為str的首地址。fputs函數(shù)的作用是向指定的文件輸出一個字符串，如：fputs(China,fp);把字符串“China輸出到fp指向的文件。fputs函數(shù)中第一個參數(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0不輸出。假設(shè)輸出成功，函數(shù)值為0；失敗時，為EOF。11.5 文件的定位rewind函數(shù)fseek函數(shù)和隨機(jī)讀寫ftell函數(shù)11.5.1 rewind函數(shù)【例】有一個磁盤文件，第一次將它的內(nèi)容顯示在屏幕上，第二次把它復(fù)制到另一個文件中。#includemain()FILE *f

23、p1,*fp2; fp1=fopen(file1.c,r); fp2=fopen(file2.c,w); while(!feof(fp1) putchar(getc(fp1); rewind(fp1); while(!feof(fp1) putc(getc(fp1),fp2); fclose(fp1); fclose(fp2);11.5.1 rewind函數(shù)在第一個循環(huán)結(jié)束后，將文件的內(nèi)容顯示在屏幕上，文件的位置指針已指到文件末尾，feof的值為非零真。執(zhí)行rewind函數(shù)后，使文件的位置指針重新定位到文件的開頭，并使feof函數(shù)的值恢復(fù)為0假。第二次循環(huán)將文件內(nèi)容復(fù)制到另一個文件中，循環(huán)結(jié)束

24、后，文件的位置指針又指向文件末尾。11.5.2 fseek函數(shù)和隨機(jī)讀寫對流式文件可以進(jìn)行順序讀寫，也可以進(jìn)行隨機(jī)讀寫。關(guān)鍵在于控制文件的位置指針，如果位置指針是按字節(jié)位置順序移動的，就是順序讀寫；如果能將位置指針按需要移動到任意位置，就是隨機(jī)讀寫。所謂隨機(jī)讀寫是指讀寫完上一個字符字節(jié)后，并不一定要讀寫其后續(xù)的字符字節(jié)，而可以讀寫文件中任意所需的字符字節(jié)。用fseek函數(shù)可以實現(xiàn)改變文件的位置指針。其調(diào)用形式如下：fseek(文件類型指針,位移量,起始點)“起始點用0、1或2代替，0代表“文件開始，1代表“當(dāng)前位置，2代表“文件末尾。ANSI C標(biāo)準(zhǔn)指定的名字如表所示。 ANSI C標(biāo)準(zhǔn)指定的

25、名字起 始 點名 字用數(shù)字代表文件開始SEEK_SET0文件當(dāng)前位置SEEK_CUR1文件末尾SEEK_END211.5.2 fseek函數(shù)和隨機(jī)讀寫位移量指以“起始點為基點向前移動的字節(jié)數(shù)。ANSI C和大多數(shù)C版本都要求位移量是long型數(shù)據(jù)。這樣當(dāng)文件的長度大于64K時不至于出問題。ANSI C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在數(shù)字的末尾加一個字母L就表示是long型。fseek函數(shù)一般用于二進(jìn)制文件，因為文本文件要發(fā)生字符轉(zhuǎn)換，計算位置時往往會發(fā)生混亂。下面是fseek函數(shù)調(diào)用的幾個例子：fseek(fp,100L,0); /*將位置指針移到離文件頭100個字節(jié)處*/fseek(fp,50L,1); /*將位置指針移到離當(dāng)前位置50個字節(jié)處*/fseek(fp,-10L,2); /*將位置指針從文件末尾處向后退10個字節(jié)*/利用fseek函數(shù)就可以實現(xiàn)隨機(jī)讀寫了。11.5.3 ftell函數(shù)ftell函數(shù)的作用是得到流式文件中的當(dāng)前位置，用相對于文件開頭的位移量來表示。由于文件中的位置指針經(jīng)常移動，人們往往不容易知道其當(dāng)前位置。用ftell函數(shù)可以得到當(dāng)前位置。如果ftell函數(shù)返回值為-1L，表示出錯。例如：i=ftell(fp);if(i=-1L) printf(errorn);變量i存放當(dāng)前位置，如調(diào)用函數(shù)出錯如不存在此文件，那么輸出“error。11.6 出錯的檢