在前面的程序设计中,我们介绍了输入和输出,即从标准输入设备―键盘输入,由标准 输出设备―显示器或打印机输出。不仅如此,我们也常把磁盘作为信息载体,用于保存中 间结果或最终数据。在使用一些字处理工具时,会利用打开一个文件来将磁盘的信息输入到 内存,通过关闭一个文件来实现将内存数据输出到磁盘。这时的输入和输出是针对文件系统, 故文件系统也是输入和输出的对象,谈到输入和输出,自然也离不开文件系统。 文件可以从不同的角度来分类: 1) 按文件所依附的介质来分:有卡片文件、纸带文件、磁带文件、磁盘文件等。 2) 按文件内容来分:有源文件、目标文件、数据文件等。 3) 按文件中数据组织形式分:有字符文件和二进制文件。 字符文件通常又称为A S C I I码文件或正文文件,按字符存储,具有可读性;而二进制文件 是以二进制存储,不具备可读性,但从存储空间的利用来看,实型数无论位数大小均占4位, 字符确需按位数来存放,这样的话,二进制文件相对就节省了空间。 目前C语言使用的文件系统分为缓冲文件系统(标准I / O)和非缓冲文件系统(系统I / O)。 缓冲文件系统的特点是:在内存开辟一个“缓冲区”,为程序中的每一个文件使用,当执 行读文件的操作时,从磁盘文件将数据先读入内存“缓冲区”,装满后再从内存“缓冲区”依 此读入接收的变量。执行写文件的操作时,先将数据写入内存“缓冲区”,待内存“缓冲区” 装满后再写入文件。由此可以看出,内存“缓冲区”的大小,影响着实际操作外存的次数, 内存“缓冲区”越大,则操作外存的次数就少,执行速度就快、效率高。一般来说,文件 “缓冲区”的大小随机器而定。 8.1.1 文件的打开与关闭 任何关于文件的操作都要先打开文件,再对文件进行读写,操作完毕后,要关闭文件。 1. 文件类型指针 人们在操作文件时,通常都关心文件的属性,如文件的名字、文件的性质、文件的当前 状态等。对缓冲文件系统来说,上述特性都是要仔细考虑的。ANSI C为每个被使用的文件在 内存开辟一块用于存放上述信息的小区,利用一个结构体类型的变量存放。该变量的结构体 类型由系统取名为F I L E,在头文件s t d i o . h中定义如下: typedef struct{ i n t _ f d ; / *文件号* / i n t _ c l e f t ; / *缓冲区中的剩余字符* / i n t _ m o d e ; / *文件的操作模式* / c h a r * _ n e x t ; / *下一个字符的位置* / char *_buff; / *文件缓冲区的位置* / } FILE; 在操作文件以前,应先定义文件变量指针: FILE *fp1,fp2; 按照上面的定义,f p 1和f p 2均为指向结构体类型的指针变量,分别指向一个可操作的文件, 换句话说,一个文件有一个文件变量指针,今后对文件的访问,会转化为针对文件变量指针 的操作。 2. 文件的打开 ANSI C 提供了打开文件的函数: FILE *fopen(char *fname,char *mode) 函数原型在s t d i o . h文件中,f o p e n ( )打开一个f n a m e指向的外部文件,返回与它相连接的流。 f n a m e是字符串,应是一个合法的文件名,还可以指明文件路经。对文件的操作模式由m o d e 决定,m o d e也是字符串,由表8 - 1给出m o d e的取值表。
如表8-1所示,文件的操作方式有文本文件和二进制文件两种,打开文件的正确方法如下 例所示: #include<stdio.h> FILE *fp; If((fp=fopen("test.txt","w"))==NULL) {/*创建一个只写的新文本文件*/ printf("cannotopenfile/n"); exit(0); } 这种方法能发现打开文件时的错误。在开始写文件之前检查诸如文件是否有写保护,磁 盘是否已写满等,因为函数会返回一个空指针NULL,NULL值在stdio.h中定义为0。事实上打 开文件是要向编译系统说明三个信息:①需要访问的外部文件是哪一个。②打开文件后要执 行读或写即选择操作方式。③确定哪一个文件指针指向该文件。对打开文件所选择的操作方 式来说,一经说明不能改变,除非关闭文件后重新打开。是只读就不能对其写操作,对已存文件如以新文件方式打开,则信息必丢失。 3.文件的关闭 ANSIC提供了关闭文件的函数: intfclose(FILE*stream) fclose()函数关闭与stream相连接的文件,并把它的缓冲区内容全部写出。在fclose()函数 调用以后,流stream与此文件无关,同时原自动分配的缓冲区也失去定位。 fclose()函数关闭文件操作成功后,函数返回0;失败则返回非零值。 [例8-1]打开和关闭一个可读可写的二进制文件: #include<stdio.h> main () { FILE *fp; If((fp=fopen("test.dat","rb"))==NULL) { printf("cannotopenfile/n"); exit(0); } /*写入对文件执行读写的代码 ⋯⋯*/ if(fclose(fp))printf("filecloseerror!/n"); } 8.1.2文件的读写 当文件按指定的工作方式打开以后,就可以执行对文件的读和写。下面按文件的性质分 类进行操作。针对文本文件和二进制文件的不同性质,对文本文件来说,可按字符读写或按 字符串读写;对二进制文件来说,可进行成块的读写或格式化的读写。 1.读写字符 C提供fgetc和fputc函数对文本文件进行字符的读写,其函数的原型存于stdio.h头文件中, 格式为: intfgetc(FILE*stream) fgetc()函数从输入流的当前位置返回一个字符,并将文件指针指示器移到下一个字符处, 如果已到文件尾,函数返回EOF,此时表示本次操作结束,若读写文件完成,则应关闭文件。 intfputc(intch,FILE*stream) fputc()函数完成将字符ch的值写入所指定的流文件的当前位置处,并将文件指针后移 一位。fputc()函数的返回值是所写入字符的值,出错时返回EOF。 [例8-2]将存放于磁盘的指定文本文件按读写字符方式逐个地从文件读出,然后再将其 显示到屏幕上。采用带参数的main(),指定的磁盘文件名由命令行方式通过键盘给定。 #include<stdio.h> main(argc,argv) intargc; char*argv[]; { char ch; FILE *fp; int i; if((fp=fopen(argv[1],"r"))==NULL)/*打开一个由argv[1]所指的文件*/ { printf("notopen"); exit(0); } while((ch=fgetc(fp))!=EOF)/*从文件读一字符,显示到屏幕*/ put char(ch); fclose(fp); } 程序是一带参数的main()函数,要求以命令行方式运行,其参数argc是用于记录输入参数 的个数,argv是指针数组,用于存放输入参数的字符串,串的个数由argc描述。假设我们指定 读取的文件名为L8-2.c,并且列表文件内容就是源程序。经过编译和连接生成可执行的文件 L8-2.exe。运行程序l8-2.exe,输入的命令行方式为: c:/tc>l8-2L8-2.c 上述程序以命令行方式运行,其输入参数字符串有两个,即argv[0]="c:/tc>l8-2"、 argv[1]="L8-2.c",argc=2。故打开的文件是L8-2.c。程序中对fgetc()函数的返回值不断进行 测试,若读到文件尾部或读文件出错,都将返回C的整型常量EOF,其值为非零有效整数。程 序的运行输出为源程序本身: c:/tc>l8-2L8-2.c¿ #include<stdio.h> main(argc,argv) int argc; char *argv[]; { char ch; FILE *fp; int i; if((fp=fopen(argv[1],"r"))==NULL)/*打开一个由argv[1]所指的文件*/ { printf("not open"); exit(0); } while((ch=fgetc(fp))!=EOF)/*从文件读一字符,显示到屏幕*/ put char(ch); fclose(fp); } [例8-3]从键盘输入字符,存到磁盘文件test.txt中: #include<stdio.h> main() { FILE fp;/*定义文件变量指针*/ char ch; if((fp=fopen("test.txt","w"))==NULL)/*以只写方式打开文件*/ { printf("cannotopenfile!/n"); exit(0); } while((ch=fgetchar())!='/n')/*只要输入字符非回车符*/ fputc(ch,fp)/*写入文件一个字符*/ fclose(fp); } 程序通过从键盘输入一以回车结束的字符串,写入指定的流文件test.txt,文件以文本只写方式打开,所以流文件具有可读性,能支持各种字符处理工具访问。简单地说,我们可以通过DOS提供的type命令来列表显示文件内容。 2. 读写字符串 C提供读写字符串的函数原型在s t d i o . h头文件中,其函数形式为: Char *fgets(char *str,int num,FILE *stream) fgets() 函数从流文件s t r e a m中读取至多n u m - 1个字符,并把它们放入s t r指向的字符数组中。 读取字符直到遇见回车符或E O F(文件结束符)为止,或读入了所限定的字符数。 int fputs(char *str,FILE *stream) f p u t s ( )函数将s t r指向的字符串写入流文件。操作成功时,函数返回0值,失败返回非零值。 [例8-4] 向磁盘写入字符串,并写入文本文件t e s t . t x t: #include <stdio.h> #include <string.h> m a i n ( ) { FILE *fp; char str[128]; if ((fp=fopen("test.txt","w"))==NUL/*L )打开只写的文本文件*/ { printf("cannot open file!"); e x i t ( 0 ) ; } w h i l e ( ( s t r l e n ( g e t s ( s t r ) ) ) ! = 0 ) { /*若串长度为零,则结束* / f p u t s ( s t r , f p ) ; / *写入串* / fputs("/n",fp); /*写入回车符* / } fclose(fp); /*关文件* / } 运行该程序,从键盘输入长度不超过1 2 7个字符的字符串,写入文件。如串长为0,即空串,程序结束。 这里所输入的空串,实际为一单独的回车符,其原因是g e t s函数判断串的结束是以回车作 标志的。 [例8-5] 从一个文本文件t e s t 1 . t x t中读出字符串,再写入令一个文件t e s t 2 . t x t。 #include <stdio.h> #include <string.h> m a i n ( ) { FILE *fp1,*fp2; char str[128]; if ((fp1=fopen("test1.txt","r"))==NULL) { / * 以只读方式打开文件1 * / printf("cannot open file/n"); e x i t ( 0 ) ; } if ((fp2=fopen("test2.txt","w"))==NULL) { /*以只写方式打开文件2 * / printf("cannot open file/n"); e x i t ( 0 ) ; } while ((strlen(fgets(str,128,fp1)))>0) / *从文件中读回的字符串长度大于0 */ { fputs(str,fp2 ); / * 从文件1读字符串并写入文件2 * / p r i n t f ( " % s " , s t r ) ; / *在屏幕显示* / } f c l o s e ( f p 1 ) ; f c l o s e ( f p 2 ) ; } 程序共操作两个文件,需定义两个文件变量指针,因此在操作文件以前,应将两个文件以需要的工作方式同时打开(不分先后),读写完成后,再关闭文件。设计过程是按写入文件的同时显示在屏幕上,故程序运行结束后,应看到增加了与原文件相同的文本文件并显示文 件内容在屏幕上。 3. 格式化的读写 前面的程序设计中,我们介绍过利用s c a n f ( )和p r i n t f ( )函数从键盘格式化输入及在显示器 上进行格式化输出。对文件的格式化读写就是在上述函数的前面加一个字母f成为f s c a n f ( )和 f p r i n t f ( )。其函数调用方式: int fscanf(FILE *stream,char *format,arg_list) int fprintf(FILE *stream,char *format,arg_list) 其中,s t r e a m为流文件指针,其余两个参数与s c a n f ( )和p r i n t f ( )用法完全相同。 [例8-6] 将一些格式化的数据写入文本文件,再从该文件中以格式化方法读出显示到屏 幕上,其格式化数据是两个学生记录,包括姓名、学号、两科成绩。 #include <stdio.h> m a i n ( ) { FILE *fp; int i; struct stu{ / *定义结构体类型* / char name[15]; char num[6]; float score[2]; } s t u d e n t ; / *说明结构体变量* / if ((fp=fopen("test1.txt","w"))==NULL) { / *以文本只写方式打开文件* / printf("cannot open file"); e x i t ( 0 ) ; } printf("input data:/n"); for( i=0;i<2;i++) { scanf("%s %s %f %f",student.name,student.num,&student.score[0], &student.score[1]); / *从键盘输入* / fprintf(fp,"%s %s %7.2f %7.2f/n",student.name,student.num, s t u d e n t . s c o r e [ 0 ] , s t u d e n t . s c o r e [ 1 ] ) ; / * 写入文件* / } f c l o s e ( f p ) ; / *关闭文件* / if ((fp=fopen("test.txt","r"))==NULL) { /*以文本只读方式重新打开文件* / printf("cannot open file"); e x i t ( 0 ) ; } printf("output from file:/n"); while (fscanf(fp,"%s %s %f %f/n",student.name,student.num, & s t u d e n t . s c o r e [ 0 ] , s t u d e n t . s c o r e [ 1 ] ) ! = E O F ) / *从文件读入* / printf("%s %s %7.2f %7.2f/n",student.name,student.num,student.score[0],student.score[1]); 显/示* 到屏幕*/ fclose(fp); /*关闭文件*/ } 程序设计一个文件变量指针,两次以不同方式打开同一文件,写入和读出格式化数据,有一点很重要,那就是用什么格式写入文件,就一定用什么格式从文件读,否则,读出的数据与格式控制符不一致,就造成数据出错。上述程序运行如下: 此程序所访问的文件也可以定为二进制文件,若打开文件的方式为: if ((fp=fopen("test1.txt","wb"))==NULL) { / * 以二进制只写方式打开文件* / printf("cannot open file"); e x i t ( 0 ) ; } 其效果完全相同。 4. 成块读写 前面介绍的几种读写文件的方法,对其复杂的数据类型无法以整体形式向文件写入或从文件读出。C语言提供成块的读写方式来操作文件,使其数组或结构体等类型可以进行一次性读写。成块读写文件函数的调用形式为: int fread(void *buf,int size,int count,FILE *stream) int fwrite(void *buf,int size,int count,FILE *stream) fread ()函数从stream 指向的流文件读取count (字段数)个字段,每个字段为s i z e (字段长度)个字符长,并把它们放到b u f(缓冲区)指向的字符数组中。 fread ()函数返回实际已读取的字段数。若函数调用时要求读取的字段数超过文件存放的字段数,则出错或已到文件尾,实际在操作时应注意检测。 f w r i t e ( )函数从b u f (缓冲区)指向的字符数组中,把c o u n t (字段数)个字段写到s t r e a m所指向的流中,每个字段为s i z e个字符长,函数操作成功时返回所写字段数。 关于成块的文件读写,在创建文件时只能以二进制文件格式创建。 [例8-7] 向磁盘写入格式化数据,再从该文件读出显示到屏幕。 #include "stdio.h" #include "stdlib.h" m a i n ( ) { FILE *fp1; int i; struct stu{ / *定义结构体* / char name[15]; char num[6]; float score[2]; } s t u d e n t ; if ((fp1=fopen("test.txt","wb"))==NULL) { /*以二进制只写方式打开文件* / printf("cannot open file"); e x i t ( 0 ) ; } printf("input data:/n"); for( i=0;i<2;i++) { scanf("%s %s %f %f",student.name,student.num, & s t u d e n t . s c o r e [ 0 ] , & s t u d e n t . s c o r e [ 1 ] ) ; / * 输入一记录* / fwrite(&student,sizeof(student),1,fp1);成 /块*写入文件*/ } f c l o s e ( f p 1 ) ; if ((fp1=fopen("test.txt","rb"))==NULL) { /*重新以二进制只写打开文件* / printf("cannot open file"); e x i t ( 0 ) ; } printf("output from file:/n"); for (i=0;i<2;i++) { f r e a d ( & s t u d e n t , s i z e o f ( s t u d e n t ) , 1 , f p 1 ) ; / * 从文件成块读* / printf("%s %s %7.2f %7.2f/n",student.name,student.num, s t u d e n t . s c o r e [ 0 ] , s t u d e n t . s c o r e [ 1 ] ) ; / * 显示到屏幕* / } f c l o s e ( f p 1 ) ; }
通常,对于输入数据的格式较为复杂的话,我们可采取将各种格式的数据当做字符串输入,然后将字符串转换为所需的格式。C提供函数: int atoi(char *ptr) float atof(char *ptr) long int atol(char *ptr) 它们分别将字符串转换为整型、实型和长整型。使用时请将其包含的头文件m a t h . h或s t d l i b . h写在程序的前面。 [例8-8] 将输入的不同格式数据以字符串输入,然后将其转换进行文件的成块读写。 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> m a i n ( ) { FILE *fp1; char *temp; int i; struct stu{ / *定义结构体类型* / char name[15]; / *姓名* / char num[6]; / * 学号* / float score[2]; / * 二科成绩* / } s t u d e n t ; if ((fp1=fopen("test.txt","wb"))==NULL) / * 打开文件* / { printf("cannot open file"); e x i t ( 0 ) ; } for( i=0;i<2;i++) { printf("input name:"); g e t s ( s t u d e n t . n a m e ) ; / *输入姓名* / printf("input num:"); g e t s ( s t u d e n t . n u m ) ; / * 输入学号* / printf("input score1:"); g e t s ( t e m p ) ; / *输入成绩* / s t u d e n t . s c o r e [ 0 ] = a t o f ( t e m p ) ; printf("input score2:"); g e t s ( t e m p ) ; s t u d e n t . s c o r e [ 1 ] = a t o f ( t e m p ) ; f w r i t e ( & s t u d e n t , s i z e o f ( s t u d e n t ) , 1 , f p 1 ) ; / *成块写入到文件* / } f c l o s e ( f p 1 ) ; if ((fp1=fopen("test.txt","rb"))==NULL) { printf("cannot open file"); e x i t ( 0 ) ; } p r i n t f ( " - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - / n " ) ; p r i n t f ( " % - 1 5 s % - 7 s % - 7 s % - 7 s / n " , " n a m e " , " n u m " , " s c o r e 1 " , " s c o r e 2 " ) ; p r i n t f ( " - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - / n " ) ; for (i=0;i<2;i++) { f r e a d ( & s t u d e n t , s i z e o f ( s t u d e n t ) , 1 , f p 1 ) ; p r i n t f ( " % - 1 5 s % - 7 s % 7 . 2 f % 7 . 2 f / n " , s t u d e n t . n a m e , s t u d e n t . n u m , s t u d e n t . s c o r e [ 0 ] , s t u d e n t . s c o r e [ 1 ] ) ; } f c l o s e ( f p 1 ) ; } 8.1.3 随机读写文件 随机对文件的读写是指在文件内部任意对文件内容进行访问,这也就需要对文件进行详 细的定位,只有定位准确,才有可能对文件随机访问。 C语言提供了用于文件定位的函数,它的作用是使文件指针移动到所需要的位置。 int fseek(FILE *fp,long d,int pos) f p是文件指针,d是位移量,p o s是起始点。 P o s的取值为: 0 :文件开始处 1 :文件的当前位置 2 :文件的尾部 位移量d是l o n g型的数据,可以为正或负值。表示从起始点向下或向上的指针移动。函数 的返回值若操作成功为0,操作失败为非零。 例如:f s e e k ( f p , 5 L , 0 );将文件指针从文件头向下移动5个字节。 f s e e k ( f p , - 1 0 L , 2 );将文件指针从当前位置向上移动1 0个字节。 rewind() 将文件指针移动到文件头。 ftell(FILE *fp) 返回文件指针的当前位置。 [例8-9] 写入5个学生记录,记录内容为学生姓名、学号、两科成绩。写入成功后,随机 读取第三条记录,并用第二条记录替换。 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define n 5 m a i n ( ) { FILE *fp1; / *定义文件指针* / char *temp; int i,j; struct stu{ / * 定义学生记录结构* / char name[15]; char num[6]; float score[2]; } s t u d e n t [ n ] ; if ((fp1=fopen("test.txt","wb"))==NULL) / *以二进制只写方式打开文件* / { printf("cannot open file"); e x i t ( 0 ) ; } for( i=0;i<n;i++) { printf("input name:"); / *输入姓名* / g e t s ( s t u d e n t [ i ] . n a m e ) ; printf("input num:"); g e t s ( s t u d e n t [ i ] . n u m ) ; / *输入学号* / printf("input score1:"); g e t s ( t e m p ) ; / *输入一科成绩* / s t u d e n t [ i ] . s c o r e [ 0 ] = a t o f ( t e m p ) ; printf("input score2:"); g e t s ( t e m p ) ; / * 输入第二科成绩* / s t u d e n t [ i ] . s c o r e [ 1 ] = a t o f ( t e m p ) ; fwrite(&student[i],sizeof(struct stu),1,fp1);成 块/*写入*/ } fclose(fp1); /*关闭* / if ((fp1=fopen("test.txt","rb+"))==NULL) { /*以可读写方式打开文件* / printf("cannot open file"); e x i t ( 0 ) ; } p r i n t f ( " - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - / n " ) ; p r i n t f ( " % - 1 5 s % - 7 s % - 7 s % - 7 s / n " , " n a m e " , " n u m " , " s c o r e 1 " , " s c o r e 2 " ) ; p r i n t f ( " - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - / n " ) ; for (i=0;i<n;i++) { /*显示全部文件内容* / fread(&student[i],sizeof(struct stu),1,fp1); p r i n t f ( " % - 1 5 s % - 7 s % 7 . 2 f % 7 . 2 f / n " , s t u d e n t [ i ] . n a m e , s t u d e n t [ i ] . n u m , s t u d e n t [ i ] . s c o r e [ 0 ] , s t u d e n t [ i ] . s c o r e [ 1 ] ) ; } / *以下进行文件的随机读写* / fseek(fp1,3*sizeof(struct stu),0)/;* 定位文件指针指向第三条记录*/ fwrite(&student[1],sizeof(struct stu),1,fp1); / * 在第三条记录处写入第二条记录* / rewind(fp1); /*移动文件指针到文件头* / p r i n t f ( " - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - / n " ) ; p r i n t f ( " % - 1 5 s % - 7 s % - 7 s % - 7 s / n " , " n a m e " , " n u m " , " s c o r e 1 " , " s c o r e 2 " ) ; p r i n t f ( " - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - / n " ) ; for (i=0;i<n;i++) { /*重新输出文件内容* / fread(&student[i],sizeof(struct stu),1,fp1); p r i n t f ( " % - 1 5 s % - 7 s % 7 . 2 f % 7 . 2 f / n " , s t u d e n t [ i ] . n a m e , s t u d e n t [ i ] . n u m , s t u d e n t [ i ] . s c o r e [ 0 ] , s t u d e n t [ i ] . s c o r e [ 1 ] ) ; } f c l o s e ( f p 1 ) ; / *关闭文件* / } 程序的第二次输出,即随机访问后,文件中会有两条相同的记录。
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