模塊7-位運(yùn)算與文件

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C語言程序設(shè)計任務(wù)式教程（微課版）

VisualC++2計算機(jī)工程學(xué)院模塊7位運(yùn)算與文件

任務(wù)1位運(yùn)算任務(wù)2文件

3計算機(jī)工程學(xué)院任務(wù)1位運(yùn)算學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握六種位運(yùn)算的運(yùn)算符與格式、運(yùn)算規(guī)則。n位n位圖7-1二進(jìn)制的循環(huán)移位圖解4計算機(jī)工程學(xué)院案例1二進(jìn)制的循環(huán)移位1．問題描述

實現(xiàn)二進(jìn)制的循環(huán)移位。設(shè)待移位的數(shù)為a，移位情況如圖示，假設(shè)系統(tǒng)中2個字節(jié)存放一個整數(shù)。

7.1.1案例講解

Before:00000000000000011Leftbitsmove1result:Binary:0000000000000010Hex:21Rightbitsmove1result:Binary:1000000000000000Hex:80002Leftbitsmove1result:Binary:0000000000000100Hex:42Rightbitsmove1result:Binary:0000000000000001Hex:12.編程分析

該問題的要求，在于將待移位數(shù)a分成兩部分，然后交換這兩部分的位置。從而可知，需要增加兩個變量來存儲變量a的兩部分的值，而這些操作都需要求助于位運(yùn)算。程序描述如下：5計算機(jī)工程學(xué)院voidmain(){定義無符號整型變量a,b,c定義整型變量n輸入待移動數(shù)a和所移動位數(shù)n對數(shù)a左移16-n位后的結(jié)果給變量b對數(shù)a右移n位后的結(jié)果給變量c對變量b,c做按位或運(yùn)算，計算結(jié)果給變量c輸出變量a和c}n位n位圖7-1二進(jìn)制的循環(huán)移位圖解6計算機(jī)工程學(xué)院3．編寫源程序/*EX7_1.CPP*/#include<stdio.h>voidmain(){unsignedshortunsignedA,unsignedB,unsignedC;intintN;printf("請輸入一個無符號整型變量unsignedA的值：");scanf("%u",&unsignedA);printf("請輸入移位位數(shù)intN的值：");7計算機(jī)工程學(xué)院

scanf("%d",&intN);unsignedB=unsignedA<<(16–intN);unsignedC=unsignedA>>intN;unsignedC=unsignedC|unsignedB;printf("unsignedA的值：%o\n",unsignedA);printf("unsignedC的值：%o\n",unsignedC);}4．運(yùn)行結(jié)果8計算機(jī)工程學(xué)院圖7-2案例1運(yùn)行結(jié)果5．歸納分析在本案例中，使用了左移位運(yùn)算、右移位運(yùn)算和按位或運(yùn)算相配合，實現(xiàn)二進(jìn)制的循環(huán)移位。9計算機(jī)工程學(xué)院該程序運(yùn)行的一個實例，輸入unsignedA的值為174，移動位數(shù)intN的值為2，則運(yùn)行結(jié)果如圖。其中：十進(jìn)制數(shù)174（即為八進(jìn)制數(shù)256）的二進(jìn)制數(shù)為0000000010101110（按題設(shè)要求為2個字節(jié)），循環(huán)移動2位，則循環(huán)移位后的二進(jìn)制結(jié)果為1000000000101011（即為八進(jìn)制數(shù)100053）。A:0000000010101110(AE174)循環(huán)移動2位：1000000000101011(802B)10計算機(jī)工程學(xué)院

7.1.2基礎(chǔ)理論

C語言中提供給開發(fā)人員一種位的運(yùn)算，這種位的運(yùn)算常用在檢測和控制領(lǐng)域中，這和C語言的特性關(guān)系非常大，因為C語言是具有高級語言的特點和低級語言的功能，能完成一些匯編語言所能完成的功能。給開發(fā)人員提供了一定的簡便。C語言提供了六種位運(yùn)算，下面分別介紹。1．按位與運(yùn)算(&)

(1)格式：x&y(2)規(guī)則：按位與運(yùn)算符“&”是雙目運(yùn)算符。其功能是參加運(yùn)算的兩數(shù)各對應(yīng)的二進(jìn)位相與。只有對應(yīng)的兩個二進(jìn)位均為1時，結(jié)果位才為1，11計算機(jī)工程學(xué)院否則為0。參加運(yùn)算的數(shù)以補(bǔ)碼方式出現(xiàn)。例如：9&5可寫算式如下

00001001

&0000010100000001結(jié)果為：9&5=1。(3)主要用途：用來對某些位清0或保留某些位。例如：把a(bǔ)的高八位清0，保留低八位，可作a&255運(yùn)算(255的二進(jìn)制數(shù)為0000000011111111)。12計算機(jī)工程學(xué)院2．按位或運(yùn)算符(|)(1)格式：x|y(2)規(guī)則：按位或運(yùn)算符“|”是雙目運(yùn)算符。其功能是參加運(yùn)算的兩數(shù)各對應(yīng)的二進(jìn)位相或。只要對應(yīng)的二個二進(jìn)位有一個為1時，結(jié)果位就為1。參加運(yùn)算的兩個數(shù)均以補(bǔ)碼出現(xiàn)。例如：9|5可寫算式如下

00001001

|0000010100001101結(jié)果為：9|5=1313計算機(jī)工程學(xué)院

(3)主要用途：常用來將源操作數(shù)某些位置1，其他位不變。例如：把a(bǔ)的低八位置1，保留高八位，可作a|255運(yùn)算(255的二進(jìn)制數(shù)為0000000011111111)。3．按位異或運(yùn)算(^)

(1)格式：x^y(2)規(guī)則：按位異或運(yùn)算符“^”是雙目運(yùn)算符。其功能是參加運(yùn)算的兩數(shù)各對應(yīng)的二進(jìn)位相異或，當(dāng)兩對應(yīng)的二進(jìn)位相異時，結(jié)果為1。參加運(yùn)算數(shù)仍以補(bǔ)碼出現(xiàn)。例如：9^5可寫成算式如下14計算機(jī)工程學(xué)院

00001001

^0000010100001100

結(jié)果為：9^5=12

(3)主要用途：常用來將源操作數(shù)某些特定位的值取反，其他位不變。

例如：把a(bǔ)的低八位取反，保留高八位，可作a^255

運(yùn)算(255

的二進(jìn)制數(shù)為0000000011111111)。15計算機(jī)工程學(xué)院4．求反運(yùn)算(~)

(1)格式：~x(2)規(guī)則：求反運(yùn)算符~為單目運(yùn)算符，具備右結(jié)合性。其功能是對參加運(yùn)算的數(shù)的各二進(jìn)位按位求反。例如：~9可寫成算式如下

~00000000000010011111111111110110結(jié)果為：~9=-1016計算機(jī)工程學(xué)院5．左移運(yùn)算（<<）(1)格式：x<<位數(shù)(2)規(guī)則：左移運(yùn)算符“<<”是雙目運(yùn)算符。其功能是把“<<”左邊的運(yùn)算數(shù)的各二進(jìn)位全部左移若干位，“<<”右邊的數(shù)指定移動的位數(shù)。低位補(bǔ)0，高位溢出。例如：設(shè)a=15，a<<2表示把000001111左移為00111100(十進(jìn)制60)。17計算機(jī)工程學(xué)院6.位右移（>>）(1)格式：x>>位數(shù)(2)規(guī)則：使操作數(shù)的各位右移，高位補(bǔ)0，低位溢出。例如：5>>2=100000101右移兩位

0000000118計算機(jī)工程學(xué)院

7.1.3技能訓(xùn)練

【實驗7-1】運(yùn)行下面的程序，分析運(yùn)行結(jié)果。

/*EX7_2.CPP*/#include<stdio.h>voidmain(){intintA=0x36,intB=0xc0,intC;intC=intA&intB;printf("intA=%x\nintB=%x\nintC=%x\n",intA,intB,intC);}19計算機(jī)工程學(xué)院該程序利用按位與運(yùn)算，把變量a的所有位清0。運(yùn)行結(jié)果如圖7-3所示。圖7-3程序EX7_2運(yùn)行結(jié)果20計算機(jī)工程學(xué)院【實驗7-2】運(yùn)行下面的程序，分析運(yùn)行結(jié)果。

/*EX7_3.CPP*/#include<stdio.h>voidmain(){intintA,intB=255,intC;scanf("%d",&intA);intC=intA&intB;printf("intA=%x\nintB=%x\nintC=%x\n",intA,intB,intC);}21計算機(jī)工程學(xué)院該程序利用按位與運(yùn)算，把變量a的高八位清0，保留低八位。假設(shè)輸入變量intA的值為：12345，則運(yùn)行結(jié)果如圖7-4。圖7-4程序EX7_3運(yùn)行結(jié)果22計算機(jī)工程學(xué)院【實驗7-3】運(yùn)行下面的程序，分析運(yùn)行結(jié)果：

/*EX7_4.CPP*/#include<stdio.h>voidmain(){intintA=9,intB=1,intC;intC=intA&intB;printf("intA=%xintB=%xintC=%x\n",intA,intB,intC);}23計算機(jī)工程學(xué)院該程序利用按位與運(yùn)算，把變量intA的最低位取出。運(yùn)行結(jié)果如圖7-5。圖7-5程序EX7_4運(yùn)行結(jié)果24計算機(jī)工程學(xué)院【實驗7-4】運(yùn)行下面的程序，分析運(yùn)行結(jié)果：

/*EX7_5.CPP*/#include<stdio.h>voidmain(){intintA,intB=31,intC;scanf("%d",&intA);intC=intA|intB;printf("intA=%xintB=%xintC=%x\n",intA,intB,intC);}25計算機(jī)工程學(xué)院該程序利用按位或運(yùn)算，將變量intA的低5位置為1。假設(shè)輸入變量intA的值為：6，則運(yùn)行結(jié)果如圖7-6。圖7-6程序EX7_5運(yùn)行結(jié)果26計算機(jī)工程學(xué)院【實驗7-5】運(yùn)行下面的程序，分析運(yùn)行結(jié)果：

/*EX7_6.CPP*/#include<stdio.h>voidmain(){intintA=0x71,intB=0xf,intC;intC=intA^intB;printf("intA=%xintB=%xintC=%x\n",intA,intB,intC);}27計算機(jī)工程學(xué)院該程序利用按位異或運(yùn)算，將變量intA的低4位取反，高4位保留原值。運(yùn)行結(jié)果如圖7-7。圖7-7程序EX7_6運(yùn)行結(jié)果

28計算機(jī)工程學(xué)院【實驗7-6】運(yùn)行下面的程序，分析運(yùn)行結(jié)果：/*EX7_7.CPP*/#include"stdio.h"voidmain(){intintA,intB;scanf("%d,%d",&intA,&intB);printf("intA=%d,intB=%d\n",intA,intB);intA=intA^intB;intB=intB^intA;intA=intA^intB;printf("intA=%d,intB=%d\n",intA,intB);}29計算機(jī)工程學(xué)院該程序利用按位異或運(yùn)算，將變量intA與變量intB的值交換，不使用臨時變量。假設(shè)輸入變量intA與變量intB的值分別為：5和6，則運(yùn)行結(jié)果如圖7-8。圖7-8程序EX7_7運(yùn)行結(jié)果30計算機(jī)工程學(xué)院

7.1.4拓展與練習(xí)

【練習(xí)1】試編制編寫一個函數(shù)getbits，從一個16位的單元中取出某幾位（即該幾位保留原值，其余為0），函數(shù)調(diào)用形式為getbits（intvalue,intn1,intn2）。其中value為該16位中的數(shù)據(jù)值，n1為要取出的起始位，n2為要取出的結(jié)束位。31計算機(jī)工程學(xué)院

任務(wù)2文件

學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備輸入、輸出函數(shù)的使用；掌握緩沖文件系統(tǒng)的使用。32計算機(jī)工程學(xué)院

7.2.1案例講解

案例1

讀取指定文件內(nèi)容1．問題描述：已知一文本文件“c:\text.txt”的內(nèi)容如下：

#include<stdio.h>voidmain(){printf("helloworld");}編寫程序讀取指定該文本文件的內(nèi)容，并在屏幕上輸出。33計算機(jī)工程學(xué)院2．編程分析：程序描述如下：

void

main(){定義文件指針*fileP，定義字符變量charC打開指定的文本文件判斷指定的文本文件是否能打開,假如不能打開，顯示提示信息，并結(jié)束程序使用循環(huán)讀取該文本文件的每個字符，并依次在屏幕上輸出關(guān)閉指定的文本文件

}34計算機(jī)工程學(xué)院3.編寫源程序

/*EX7_8.CPP*/#include<stdio.h>#include<conio.h>#include<stdlib.h>voidmain()

{

FILE*fileP;

charcharC;

if((fileP=fopen("c:\\text.txt","r"))==NULL)

{

35計算機(jī)工程學(xué)院

printf("不能打開文件，按任意鍵退出!");getchar();exit(1);}while((charC=fgetc(fileP))!=EOF)putchar(charC);fclose(fileP);}4．運(yùn)行結(jié)果36計算機(jī)工程學(xué)院4．運(yùn)行結(jié)果圖7-9案例1運(yùn)行結(jié)果37計算機(jī)工程學(xué)院5．歸納分析本例程序的功能是從文件中逐個讀取字符，在屏幕上顯示。程序定義了文件指針fileP，以讀文本文件方式打開文件“text.txt”，并使fileP指向該文件。如打開文件出錯，給出提示并退出程序。While循環(huán)中每次讀出一個字符，只要讀出的字符不是文件結(jié)束標(biāo)志（每個文件末有一結(jié)束標(biāo)志EOF）就把該字符顯示在屏幕上，然后再讀入下一字符。每讀一次，文件內(nèi)部的位置指針向后移動一個字符，文件結(jié)束時，該指針指向EOF。38計算機(jī)工程學(xué)院

7.2.2基礎(chǔ)理論

1．文件的概念文件是指存儲在外部介質(zhì)上的數(shù)據(jù)集合體，是操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理的單位。使用數(shù)據(jù)文件的目的：

(1)數(shù)據(jù)文件的改動不引起程序的改動——程序與數(shù)據(jù)分離；(2)不同程序可以訪問同一數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)——數(shù)據(jù)共享；(3)能長期保存程序運(yùn)行的中間數(shù)據(jù)或結(jié)果數(shù)據(jù)。39計算機(jī)工程學(xué)院2．文件的分類

根據(jù)文件存儲的內(nèi)容的不同，文件可以分為程序文件和數(shù)據(jù)文件兩種。程序文件是程序代碼的集合體，而數(shù)據(jù)文件是指專門用來保存數(shù)據(jù)的文件。根據(jù)文件存儲介質(zhì)的不同，文件又可以分為磁盤文件和設(shè)備文件兩種。磁盤文件是指保存在磁盤或其他外部存儲介質(zhì)上的一個有序數(shù)據(jù)集，可以是C語言的源文件、目標(biāo)文件、可執(zhí)行程序，也可以是一組待輸入處理的原始數(shù)據(jù)，或者是一組輸出的結(jié)果。對于源文件、目標(biāo)文件、可執(zhí)行40計算機(jī)工程學(xué)院

程序可以稱為程序文件，對于輸入輸出數(shù)據(jù)可稱為數(shù)據(jù)文件。設(shè)備文件是指與主機(jī)相聯(lián)的各種外部設(shè)備，如顯示器、打印機(jī)、磁盤等。C語言把外部設(shè)備也看作是一個文件來進(jìn)行管理，把他們的輸入、輸出等同于對磁盤文件的讀和寫。通常把顯示器定義為標(biāo)準(zhǔn)輸出文件，鍵盤指定為標(biāo)準(zhǔn)的輸入文件。

根據(jù)文件的組織形式不同，文件又可以分為ASCII碼文件（也稱為文本文件）和二進(jìn)制碼文件兩種。ASCII碼文件，每個字節(jié)存放一個字符的ASCII碼。二進(jìn)制碼文件，數(shù)據(jù)按其在內(nèi)存中的

41計算機(jī)工程學(xué)院存儲形式原樣存放。例如：short

int型數(shù)10000，在內(nèi)存中存儲占用兩個字節(jié)，其中1的ASCII為00110001，0的ASCII為00110000，10000的二進(jìn)制表示為10011100010000。如果分別存儲到文本文件和二進(jìn)制碼文件中，其形式如下：圖7-10數(shù)據(jù)存儲示意圖

42計算機(jī)工程學(xué)院

從圖中可以看出來，ASCII碼文件輸入與字符一一對應(yīng)，便于對字符進(jìn)行逐個處理，也便于字符的輸出，但一般占存儲空間較多，而且花費(fèi)二進(jìn)制代碼和ASCII代碼之間的轉(zhuǎn)換時間。用二進(jìn)制文件則可以節(jié)省外部存儲空間和轉(zhuǎn)換的時間，但處理過程比較復(fù)雜。因此，文本文件特點：存儲量大、速度慢、便于對字符操作；二進(jìn)制碼文件特點：存儲量小、速度快、便于存放中間結(jié)果。3．文件的處理在C語言中，對文件的輸入輸出都是通過文件43計算機(jī)工程學(xué)院系統(tǒng)完成的，并不區(qū)分類型，都看成是字符或者是二進(jìn)制流，按字節(jié)進(jìn)行處理。輸入輸出數(shù)據(jù)流的開始和結(jié)束只由程序控制而不受物理符號（如回車換行符）的控制。因此我們也把這種文件稱作“流式文件”。文件系統(tǒng)又分為緩沖文件系統(tǒng)和非緩沖文件系統(tǒng)。所謂緩沖文件系統(tǒng)是高級文件系統(tǒng)，系統(tǒng)自動地在內(nèi)存區(qū)為每一個正在使用的文件名開辟一個緩沖區(qū)，數(shù)據(jù)的輸入輸出都是以這個緩沖區(qū)為中介。所謂非緩沖文件系統(tǒng)是低級文件系統(tǒng)，指系統(tǒng)不自動開辟確定大小的緩沖區(qū)，而由程序44計算機(jī)工程學(xué)院為每個文件設(shè)定緩沖區(qū)。圖7-11和圖7-12分別是緩沖文件系統(tǒng)和非緩沖文件系統(tǒng)。45計算機(jī)工程學(xué)院標(biāo)準(zhǔn)C只采用緩沖文件系統(tǒng)，也就是既用緩沖文件系統(tǒng)處理文本文件，也用它來處理二進(jìn)制文件。在C語言中沒有輸入輸出語句，對文件的讀寫操作都是用標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出庫函數(shù)來實現(xiàn)的。4．緩沖文件系統(tǒng)

（1）FILE類型和文件指針在緩沖文件系統(tǒng)中，使用最多的概念就是“文件指針”。緩沖文件系統(tǒng)為每個使用的文件在內(nèi)存中開辟一個緩沖區(qū)，用來存放文件的相關(guān)信息，這些信息被保存在FILE類型的變量中。在stdio.h文件中有FILE類型的定義：46計算機(jī)工程學(xué)院typedefstruct{shortlevel;/*緩沖區(qū)空或滿的程度*/unsignedflags;/*文件狀態(tài)標(biāo)志*/charfd;/*文件描述符*/unsignedcharhold;/*如無緩沖區(qū)則不讀取字符*/shortbsize;/*緩沖區(qū)的大小*/unsignedchar*buffer;/*數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的位置*/unsignedar*curp;/*指針，當(dāng)前的指向*/unsignedistemp;/*臨時文件*/shorttoken;/*用于有效性檢查*/}FILE;47計算機(jī)工程學(xué)院對于普通用戶而言，不必了解FILE類型的結(jié)構(gòu)內(nèi)容，只要知道，每個文件都對應(yīng)一個唯一的文件型指針變量，通過文件指針我們可以對它所指的文件進(jìn)行各種操作。定義文件型指針變量的一般形式為：

FILE*指針變量名;例如：FILE*fileP;fileP是指向FILE類型結(jié)構(gòu)體的指針變量，通過fileP即可找存放某個文件信息的結(jié)構(gòu)變量，然后按結(jié)構(gòu)變量提供的信息可以訪問該文件，實施對文件的操作。習(xí)慣上也48計算機(jī)工程學(xué)院籠統(tǒng)地把fileP稱為指向一個文件的指針。5．文件的操作對文件的基本操作有兩種，一種是輸入操作，一種是輸出操作。在訪問文件之前，要先打開文件，然后才能訪問該文件，對文件操作結(jié)束后，還要關(guān)閉該文件。因此對文件的操作，必須遵守“先打開，再讀寫，后關(guān)閉”的規(guī)則，也就是說在進(jìn)行讀寫操作之前要先打開文件，使用完畢后要關(guān)閉。

(1)文件的打開函數(shù)fopen

49計算機(jī)工程學(xué)院

fopen函數(shù)用來實現(xiàn)打開一個文件，其調(diào)用的一般形式為：

FILE*fileP;

fileP=fopen(文件名，使用文件方式)；

其中，“文件名”是被打開文件的文件名，包括文件的存儲路徑，“使用文件方式”是指文件的類型和操作要求。

例如：fileP=fopen(“file1”,“r”)；50計算機(jī)工程學(xué)院它表示在當(dāng)前目錄下打開文件file1，使用文件方式為“讀”操作，并使fileP指向該文件。使用文件的方式共有12種，如表7-1所示.表7-1文件使用方式表51計算機(jī)工程學(xué)院文件使用方式含義“r”（只讀）打開一個文本文件，只允許讀數(shù)據(jù)“w”（只寫）

打開或建立一個文本文件，只允許寫數(shù)據(jù)“a”（追加）打開一個文本文件，并在文件末尾增加數(shù)據(jù)“rb”（只讀）打開一個二進(jìn)制文件，只允許讀數(shù)據(jù)“wb”（只寫）打開或建立一個二進(jìn)制文件，只允許寫數(shù)據(jù)“ab”（追加）打開一個二進(jìn)制文件，并在文件末尾寫數(shù)據(jù)“r+”（讀寫）打開一個文本文件，允許讀和寫“w+”（讀寫）

建立一個文本文件，允許讀寫“a+”（讀寫）打開一個文本文件，允許讀，或在文件末追加數(shù)據(jù)“rb+”（讀寫）

打開一個二進(jìn)制文件，允許讀和寫“wb+”（讀寫）

建立一個二進(jìn)制文件，允許讀和寫“ab+”（讀寫）打開一個二進(jìn)制文件，允許讀，或在文件末追加數(shù)據(jù)52計算機(jī)工程學(xué)院說明：

●用“r”方式打開的文件，該文件必須已經(jīng)存在，且只能從該文件讀出數(shù)據(jù)。

●用“w”方式打開的文件只能向該文件寫入數(shù)據(jù)。若打開的文件不存在，則以指定的文件名建立該文件，若打開的文件已經(jīng)存在，則將該文件刪去，重建一個新文件。

●如果想向一個已存在的文件末尾添加新的信息（不刪除原來的數(shù)據(jù)），則應(yīng)該用“a”方式打開。但此時該文件必須是存在的，否則將會出錯。

●用“r+”、“w+”、“a+”方式打開的文件既可53計算機(jī)工程學(xué)院

以用來寫入數(shù)據(jù)，也可以用來讀出文件中的數(shù)據(jù)。如果不能打開一個文件時，fopen將返回一個空指針值NULL。在程序中可以用這一信息來判別是否完成打開文件的工作，并作相應(yīng)的處理。因此常用以下程序段打開文件：

if((fileP=fopen("file1","r")==NULL){printf("\n不能打開文件file1\n");exit(0);}54計算機(jī)工程學(xué)院先檢查打開的操作是否有錯誤，既判斷返回的指針是否為空，如果有錯則給出提示信息“不能打開文件file1”。exit(0)的作用是關(guān)閉所有文件，終止程序的執(zhí)行。文本文件讀寫操作時要將ASCII碼和二進(jìn)制碼之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而對二進(jìn)制文件的讀寫不存在這種轉(zhuǎn)換。標(biāo)準(zhǔn)輸入文件(鍵盤)，標(biāo)準(zhǔn)輸出文件(顯示器)，標(biāo)準(zhǔn)出錯輸出(出錯信息)3個文件是由系統(tǒng)自動打開的，我們可直接使用。55計算機(jī)工程學(xué)院(2)文件關(guān)閉函數(shù)fclose文件一旦使用完畢，應(yīng)該用關(guān)閉文件函數(shù)把文件關(guān)閉，以避免文件的數(shù)據(jù)丟失等錯誤。所謂關(guān)閉文件就是使文件指針變量不再指向該文件。調(diào)用的一般形式是：

fclose(文件指針)；例如：fclose(fileP);順利完成關(guān)閉文件操作時，fclose函數(shù)返回值為0，否則返回EOF（-1）。56計算機(jī)工程學(xué)院6．文件的讀寫和建立文件打開以后，就可以對它進(jìn)行讀寫操作了。在Ｃ語言中提供了多種文件讀寫的函數(shù)：字符讀寫函數(shù)：fgetc和fputc字符串讀寫函數(shù)：fgets和fputs數(shù)據(jù)塊讀寫函數(shù)：fread和fwrite格式化讀寫函數(shù)：fscanf和fprintf使用以上函數(shù)都要求包含頭文件stdio.h。57計算機(jī)工程學(xué)院(1)讀字符函數(shù)fgetc

fgetc函數(shù)的功能是從指定的文件中讀一個字符，讀取的文件必須是以讀或讀寫方式打開的。調(diào)用的形式為：

ch=fgetc(fileP)；

fileP為文件型指針變量，ch為字符變量。其意義是從打開的文件fileP中讀取一個字符并送入ch中。讀字符時遇到文件結(jié)束符，函數(shù)返回一個文件結(jié)束標(biāo)志EOF（-1）。EOF是在stdio.h文件中定義的符號常量，值為-1。58計算機(jī)工程學(xué)院(2)寫字符函數(shù)fputc

fputc函數(shù)的功能是把一個字符寫入指定的文件中。調(diào)用的形式為：

fputc(ch,fileP)；

ch是要輸出的字符，它可以是字符常量或者是字符變量。fileP為文件型指針變量。其意義是把字符ch寫入到fileP所指向的文件中。如果寫入成功則返回寫入的字符，如果寫入失敗則返回一個EOF（-1）。(3)讀字符串函數(shù)fgets

59計算機(jī)工程學(xué)院fgets函數(shù)的功能是從指定的文件中讀一個字符串到字符數(shù)組中。函數(shù)調(diào)用的形式為：fgets(str,n,fileP)；n是一個正整數(shù)，為要求得到的字符數(shù)，但從文件中讀出的字符串只有n-1個字符，然后在最后一個字符后加上串結(jié)束標(biāo)志'\0'，因此得到的字符串共有n個字符。把得到的字符串放在字符數(shù)組str里面。fileP為文件型指針變量。如果在讀完n-1個字符之前遇到換行符或EOF，讀操作即結(jié)束。函數(shù)返回值為str的首地址。60計算機(jī)工程學(xué)院(4)寫字符串函數(shù)fputs

fputs函數(shù)的功能是向指定的文件寫入一個字符串。函數(shù)的調(diào)用形式為：

fputs(s,fileP)

s可以是字符串常量，也可以是字符數(shù)組名，或字符型指針變量。fileP為文件型指針變量。字符串末尾的’\0’不輸出，若輸出成功，函數(shù)值返回為0，失敗則為EOF。7．?dāng)?shù)據(jù)塊讀寫函數(shù)fread和fwrite

61計算機(jī)工程學(xué)院有時候需要讀寫一組數(shù)據(jù)，如一個數(shù)組的元素，一個結(jié)構(gòu)變量的值等。這時候可以使用讀寫數(shù)據(jù)塊函數(shù)，用來讀寫一個數(shù)據(jù)塊。函數(shù)調(diào)用的一般形式為：

fread(buffer,size,count,fileP);fwrite(buffer,size,count,fileP);

其中：buffer是一個指針，在fread函數(shù)中，它表示存放輸入數(shù)據(jù)的首地址，在fwrite函數(shù)中，它表示存放輸出數(shù)據(jù)的首地址。size

表示要讀寫的字節(jié)數(shù)。count

表示要讀寫的數(shù)據(jù)塊塊數(shù)（即count個size大的數(shù)據(jù)塊）。fileP表示文件指針。62計算機(jī)工程學(xué)院8．格式化讀寫函數(shù)fscanf和fprintf

fscanf函數(shù)，fprintf函數(shù)與前面使用的scanf和printf

函數(shù)的功能相似，都是格式化讀寫函數(shù)。不同之處在于fscanf

函數(shù)和fprintf函數(shù)的讀寫對象不是鍵盤和顯示器，而是磁盤文件。函數(shù)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)；要注意的是，當(dāng)在內(nèi)存和磁盤頻繁交換數(shù)據(jù)的情況下，最好不使用這兩個函數(shù)，而使用fread和fwrite函數(shù)。63計算機(jī)工程學(xué)院9．文件的定位和測試(1)文件的定位上一節(jié)介紹的對文件的讀寫方式都是順序讀寫，即讀寫文件只能從頭開始，順序讀寫各個數(shù)據(jù)。但在實際問題中常要求只讀寫文件中某一指定的部分，也就是移動文件指針到需要讀寫的位置，再進(jìn)行讀寫，這種讀寫稱為隨機(jī)讀寫。實現(xiàn)隨機(jī)讀寫的關(guān)鍵是按要求移動文件指針，這稱為文件的定位。

rewind

函數(shù):調(diào)用形式為

rewind(文件指針)；64計算機(jī)工程學(xué)院它的功能是把文件指針重新移到文件的開頭。此函數(shù)沒有返回值。

fseek

函數(shù):fseek函數(shù)用來移動文件指針，其調(diào)用形式為：

fseek(文件指針，位移量，起始點)；其中：“文件指針”指向被移動的文件。“位移量”是指以“起始點”為基點，向前移動的字節(jié)數(shù)。要求位移量是long型數(shù)據(jù)，以便在文件的長度大于64K時不會出問題。當(dāng)用常量表示

65計算機(jī)工程學(xué)院

位移量時，直接在末尾加后綴“L”。“起始點”表示從文件的什么位置開始計算位移量，規(guī)定的起始點有三種：文件首，當(dāng)前位置和文件尾。其表示方法如表7-2所示。表7-2文件指針三種起始點起始點表示符號數(shù)字表示文件首SEEK__SET0當(dāng)前位置SEEK__CUR1文件末尾SEEK__END266計算機(jī)工程學(xué)院

fseek函數(shù)一般用于二進(jìn)制文件，這是因為文本文件要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在計算位置的時候會出現(xiàn)錯誤。(2)文件檢測函數(shù)Ｃ語言中常用的文件檢測函數(shù)有以下幾個：●文件結(jié)束檢測函數(shù)feof（）調(diào)用格式：feof(文件指針)；功能：判斷文件是否處于文件結(jié)束位置，如文件結(jié)束，則返回值為1，否則為0。●讀寫文件出錯檢測函數(shù)ferror（）調(diào)用格式：ferror(文件指針)；67計算機(jī)工程學(xué)院功能：檢查文件在用各種輸入輸出函數(shù)進(jìn)行讀寫時是否出錯。如ferror返回值為0表示未出錯，否則表示有錯。●文件出錯標(biāo)志和文件結(jié)束標(biāo)志置0函數(shù)clearerr（）調(diào)用格式：clearerr(文件指針);功能：用于清除出錯標(biāo)志和文件結(jié)束標(biāo)志，使它們?yōu)?值。68計算機(jī)工程學(xué)院

7.2.3技能訓(xùn)練

【實驗7-7】編寫程序，從鍵盤上輸入一系列字符，寫到磁盤文件file中，以#作為輸入的結(jié)束標(biāo)志，然后把文件中的內(nèi)容在屏幕上輸出。【指導(dǎo)】本實驗的功能是執(zhí)行了兩次磁盤文件操作：先用fputc函數(shù)把輸入的字符放在fileP指向的文件中，然后把文件中的內(nèi)容用fgetc函數(shù)逐個讀取，在屏幕上顯示。程序定義了文件指針fileP,先以寫方式打開文本文件file，并使fileP指向該文件。如打開文件出錯，給出提示并退出程序。輸入字符到文件中的循環(huán)是以輸入“#”作為循環(huán)結(jié)束的標(biāo)志；69計算機(jī)工程學(xué)院然后再以讀方式打開文本文件file，循環(huán)讀取文本文件的每一個字符，并顯示在屏幕上，并以EOF作為循環(huán)的結(jié)束標(biāo)志，也就是判斷是否讀到文件的結(jié)尾。每次文件操作結(jié)束后，都要用fclose函數(shù)關(guān)閉文件。

/*EX7_9.CPP*/#include<stdio.h>#include<conio.h>#include<stdlib.h>voidmain()70計算機(jī)工程學(xué)院

{ FILE*fileP; charcharC; if((fileP=fopen("file","w"))==NULL) { printf("不能打開文件\n"); exit(0); } printf(“請輸入字符:\n”); while((charC=getchar())!=’#’) {71計算機(jī)工程學(xué)院

fputc(charC,fileP); } fclose(fileP); if((fileP=fopen("file","r"))==NULL) { printf("不能打開文件\n"); exit(0); } printf("文件內(nèi)容為:\n"); charC=fgetc(fileP);72計算機(jī)工程學(xué)院

while(charC!=EOF) { putchar(charC); charC=fgetc(fileP); } fclose(fileP); }該程序首先打開當(dāng)前目錄中文件名為file的文件，然后從鍵盤上輸入字符并存儲到文件file

73計算機(jī)工程學(xué)院中，輸入完成后關(guān)閉文件file，最后再次打開文件file，并輸出文件file中的字符。圖7-13為該程序的一次運(yùn)行實例.圖7-13程序EX7_9運(yùn)行結(jié)果74計算機(jī)工程學(xué)院【實驗7-8】有兩個磁盤文件a1.txt和a2.txt，各存放若干行字母，今要求把這兩個文件中的信息按行交叉合并（即先是a1.txt的的第一行，接著是a2.txt中的第一行，然后是a1.txt的第二行，跟著是a2.txt的第二行，…），輸出到一個新文件a3.txt中去?！局笇?dǎo)】以讀方式打開磁盤文件a1.txt和a2.txt，然后依次讀取a1.txt和a2.txt的一行，交叉存入新文件a3.txt，因此可以通過3個循環(huán)語句實現(xiàn)。具體做法為：通過fgets函數(shù)分別獲得文件a1.txt和a2.txt中的每一行字符，分別賦值給字符數(shù)組str1和str2，然后將字符數(shù)組str1和75計算機(jī)工程學(xué)院

str2中的內(nèi)容依次寫入文件a3.txt。假如其中某個文件讀取完成，則將另一文件剩余行寫人文件a3.txt后部。

/*EX7_10.CPP*/#include<stdio.h>#include<conio.h>#include<stdlib.h>voidmain(){FILE*fp1,*fp2,*fp3;charstr1[255],str2[255];if((fp1=fopen("a1.txt","r"))==NULL)76計算機(jī)工程學(xué)院

{printf("filea1cannotbeopened\n");exit(0);}if((fp2=fopen("a2.txt","r"))==NULL){printf("filea2cannotbeopened\n");exit(0);}if((fp3=fopen("a3.txt","w+"))==NULL){printf("filea3cannotbeopened\n");exit(0);}while(fgets(str1,255,fp1)!=NULL&&fgets(str2,255,fp2)!=NULL){fputs(str1,fp3);fputs(str2,fp3);}while(fgets(str1,255,fp1)!=NULL)

77計算機(jī)工程學(xué)院

{fputs(str1,fp3);}while(fgets(str2,255,fp2)!=NULL){fputs(str2,fp3);}/*charcharC;//以下注釋掉的代碼，為查看文件a1、a2、a3的內(nèi)容，以檢查運(yùn)行效果rewind(fp1);rewind(fp2);rewind(fp3);printf("a1文件內(nèi)容為:\n");78計算機(jī)工程學(xué)院charC=fgetc(fp1);while(charC!=EOF){putchar(charC);charC=fgetc(fp1);}printf("a2文件內(nèi)容為:\n");charC=fgetc(fp2);while(charC!=EOF){putchar(charC);charC=fgetc(fp2);}79計算機(jī)工程學(xué)院printf("a3文件內(nèi)容為:\n");charC=fgetc(fp3);while(charC!=EOF){putchar(charC);charC=fgetc(fp3);}*/fclose(fp1);fclose(fp2);fclose(fp3);}去掉上述代碼中的注釋符號，該程序的一次運(yùn)行實例如下圖7-14。80計算機(jī)工程學(xué)院圖7-14程序EX7_10運(yùn)行結(jié)果81計算機(jī)工程學(xué)院【實驗7-9】從鍵盤輸入兩個學(xué)生數(shù)據(jù)，寫入一個文件中，再讀出這兩個學(xué)生的數(shù)據(jù)顯示在屏幕上?！局笇?dǎo)】該實驗需要一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲學(xué)生信息，因此需要定義一個學(xué)生結(jié)構(gòu)體。并將輸入后的學(xué)生信息寫入文件，再讀出該文件的內(nèi)容，顯示在屏幕上。每個學(xué)生的信息包含一組數(shù)據(jù)，因此使用數(shù)據(jù)塊讀寫函數(shù)fread和fwrite來完成對文件的讀寫，程序如下。

/*EX7_11.CPP*/#include<stdio.h>82計算機(jī)工程學(xué)院#include<conio.h>#include<stdlib.h>structstu{ charname[10]; intnum; intage; charaddr[20];}stu_1[2],stu_2[2],*p,*q;voidmain(){83計算機(jī)工程學(xué)院 FILE*fp; p=stu_1; q=stu_2; inti; if((fp=fopen("stu_list","wb+"))==NULL) { printf("Cannotopenfilestrikeanykeyexit!"); exit(0); } printf("inputdata\n"); for(i=0;i<2;i++,p++)84計算機(jī)工程學(xué)院 scanf("%s%d%d%s",p->name,&p->num,&p->age,p->addr); p=stu_1; fwrite(p,sizeof(structstu),2,fp); rewind(fp); fread(q,sizeof(structstu),2,fp); printf("NAME\tNUMBER\tAGE\tADDR\n"); for(i=0;i<2;i++,q++) printf("%s\t%5d%7d\t%s\n",q->name,q->num,q->age,q->addr); fclose(fp);}85計算機(jī)工程學(xué)院本例程序定義了一個結(jié)構(gòu)stu,說明了兩個結(jié)構(gòu)數(shù)組stu_1和stu_2以及兩個結(jié)構(gòu)指針變量p和q。p指向stu_1,q指向stu_2。程序以讀寫方式打開二進(jìn)制文件“stu_list”，輸入二個學(xué)生數(shù)據(jù)之后，寫入該文件中，然后用rewind函數(shù)把文件內(nèi)部位置指針重新移到文件首，讀出兩個學(xué)生數(shù)據(jù)后，在屏幕上顯示。86計算機(jī)工程學(xué)院圖7-15程序EX7_11運(yùn)行結(jié)果【實驗7-10】用fscanf和fprintf函數(shù)完成實驗7-9的問題?！局笇?dǎo)】與函數(shù)fread和fwrite相比，fscanf和fprintf函數(shù)每次只能讀寫一個結(jié)構(gòu)數(shù)組元素，因此采用了循環(huán)語句來讀寫全部數(shù)組元素，程序87計算機(jī)工程學(xué)院如下。

/*EX7_12.CPP*/#include<stdio.h>#include<conio.h>#include<stdlib.h>structstu{charname[10];intnum;intage;charaddr[20];}stu_1[2],stu_2[2],*p,*q;88計算機(jī)工程學(xué)院main(){ FILE*fp; p=stu_1; q=stu_2; inti; if((fp=fopen("stu_list","wb+"))==NULL) { printf("Cannotopenfilestrikeanykeyexit!"); exit(0); } printf("inputdata\n");89計算機(jī)工程學(xué)院 for(i=0;i<2;i++,p++) scanf("%s%d%d%s",p->name,&p->num,&p->age,p->addr); p=stu_1; for(i=0;i<2;i++,p++) fprintf(fp,"%s%d%d%s\n",p->name,p->num,p->age,p->addr); rewind(fp); for(i=0;i<2;i++,q++) fscanf(fp,"%s%d%d%s\n",q->name,&q->num,&q->age,q->addr); printf("NAME\tNUMBER\tAGE\tADDR\n");90計算機(jī)工程學(xué)院 q=stu_2; for(i=0;i<2;i++,q++) printf("%s\t%5d%7d\t%s\n",q->name,q->num,q->age,q->addr); fclose(fp);}本程序中fscanf和fprintf函數(shù)每次只能讀寫一個結(jié)構(gòu)數(shù)組元素，因此采用了循環(huán)語句來讀寫全部數(shù)組元素。還要注意指針變量p,q由于循環(huán)改變了它們的值，因此在程序中分別對它們重新賦予了數(shù)組的首地址。91計算機(jī)工程學(xué)院圖7-16程序EX7_12運(yùn)行結(jié)果【實驗7-11】在學(xué)生文件stu_list中讀出第二個學(xué)生的數(shù)據(jù)?！局笇?dǎo)】前兩個實驗對文件的讀取都是順序讀出，而該實驗只讀寫文件stu_list中某一指定部分的內(nèi)容。因此用函數(shù)fseek先將文件內(nèi)部的位置92計算機(jī)工程學(xué)院指針移動到需要讀寫的位置，然后再使用函數(shù)fread讀取指定數(shù)據(jù)。/*EX7_13.CPP*/#include<stdio.h>#include<conio.h>#include<stdlib.h>structstu{charname[10];intnum;93計算機(jī)工程學(xué)院intage;charaddr[20];}student,*p;main(){ FILE*fp;inti=1;p=&student;if((fp=fopen("stu_list","rb"))==NULL){printf("Cannotopenfilestrikeanykeyexit!");getch()();94計算機(jī)工程學(xué)院exit(1);}rewind(fp);fseek(fp,i*sizeof(structstu),0);fread(p,sizeof(structstu),1,fp);printf("name\tnumber\tageaddr\n");printf("%s\t%5d%7d%s\n",p->name,p->num,p->age,p->addr);}該程序的一次運(yùn)行實例如下圖7-17。95計算機(jī)工程學(xué)院圖7-17程序EX7_13運(yùn)行結(jié)果96計算機(jī)工程學(xué)院

7.2.4拓展與練習(xí)

【練習(xí)1】利用本章的學(xué)習(xí)內(nèi)容實現(xiàn)簡單的文件加密。【指導(dǎo)】每次對原文中的一個字符進(jìn)行加密，再將加密后的這個字符存儲到密文，直到將原文中的每個字符做如上處理后，才結(jié)束該加密程序。具體做法為：首先通過鍵盤輸入加密密鑰，然后讀取原文中的每一個字符，與加密密鑰進(jìn)行異或操作，得到該字符的加密密文，然后將該加密密文存入密文中，直到處理完原文中的每個字符，程序如下。97計算機(jī)工程學(xué)院/*EX7_14.CPP*/#include<stdio.h>#include<conio.h>#include<stdlib.h>voidmain(){ FILE*originalfile,*Cipherfile; charcharC; intintCipher; intintN; printf("請輸入密鑰intN的值：");98計算機(jī)工程學(xué)院 scanf("%d",&intN); if((originalfile=fopen("test","rb"))==NULL) { printf("不能打開文件\n"); exit(0); } if((Cipherfile=fopen("Ciphertext","wb"))==NULL) { printf("不能打開文件\n"); exit(0); } charC=fgetc(originalfile); while(charC!=EOF) {99計算機(jī)工程學(xué)院 intCipher=(int)(charC)^intN; fputc((char)(intCipher),Cipherfile); charC=fgetc(originalfile); }fclose(Cipherfile);fclose(originalfile);}該程序?qū)崿F(xiàn)了較簡單對稱加密的一種算法。在Ｃ語言中，一個int型數(shù)據(jù)占2個字節(jié)，因此該程序可以有65536個加密密鑰。現(xiàn)假設(shè)輸入加密密鑰1234，其執(zhí)行效果如圖7-18至圖7-20。100計算機(jī)工程學(xué)院圖7-18程序EX7_14運(yùn)行結(jié)果圖7-19程序EX7_14加密前原文內(nèi)容101計算機(jī)工程學(xué)院圖7-20程序EX7_14加密后密文內(nèi)容102計算機(jī)工程學(xué)院此外，該實例只是為了說明通過C語言中的位運(yùn)算與文件處理解決問題的方法。在實際中，加密算法要復(fù)雜得多，對它的處理相對也比較復(fù)雜。例如該程序可以使用不同的加密密鑰進(jìn)行多次加密，或者配合使用其他位運(yùn)算，對原文實現(xiàn)非對稱加密等方法，都可以增加密文的破解難度，以達(dá)到文件傳輸過程中的安全性。解密為加密的逆過程，因此解密程序可以作為課后練習(xí)，由自己編程運(yùn)行。103計算機(jī)工程學(xué)院

7.2.5編程規(guī)范與常見錯誤

1.使用文件時忘記打開文件；2.用只讀方式打開，卻企圖向該文件輸出數(shù)據(jù)；3.文件使用完，忘記關(guān)閉文件等錯誤。因此文件打開前，應(yīng)做到對文件的狀態(tài)進(jìn)行檢查。104計算機(jī)工程學(xué)院

7.2.6貫通案例之八

1.問題描述：在貫通案例七的基礎(chǔ)上實現(xiàn)學(xué)生成績管理系統(tǒng)的加載文件，保存文件兩個功能。2.編寫程序/*函數(shù)功能：保存學(xué)生記錄文件 函數(shù)參數(shù)：結(jié)構(gòu)體指針head，指向存儲學(xué)生信息的結(jié)構(gòu)體數(shù)組的首地址 整型變量n，表示學(xué)生人數(shù) 整型變量m，表示考試科目函數(shù)返回值：無*/105計算機(jī)工程學(xué)院/*EX7_15.CPP*/voidSaveScoreFile(STU*head,constintn,constintm){ FILE*fp; inti; STU*p=head; if((fp=fopen("record","wb"))==NULL) { printf("cannotopenfile\n"); exit(1); }106計算機(jī)工程學(xué)院 printf("\nSavingfile\n"); fwrite(&n,sizeof(int),1,fp); fwrite(&m,sizeof(int),1,fp); for(i=0;i<n;i++) { fwrite(head+i,sizeof