c语言学习c语言课件第12章

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第12章文件本章学习目标了解文件的概念。熟练掌握文件类型指针的使用。掌握文件的基本操作。[Return] 在程序运行时，程序本身和数据一般都存放在内存中。当程序运行结束后，存放在内存中的数据被释放。如果需要长期保存程序运行所需的原始数据，或程序运行产生的结果，就必须以文件形式存储到外部存储介质上。12.1Ｃ语言文件概述12.2文件的打开与关闭12.3文件的读写12.4文件定位12.5文件的出错检测 12.1Ｃ语言文件概述1．文件与文件名文件是指存放在外部存储介质上的数据集合。为标识一个文件，每个文件都必须有一个文件名，其一般结构为：主文件名[.扩展名]文件命名规则，遵循操作系统的约定。2．文件分类可以从不同的角度对文件进行分类：（1）根据文件的内容，可分为程序文件和数据文件，程序文件又可分为源文件、目标文件和可执行文件。（2）根据文件的组织形式，可分为顺序存取文件和随机存取文件。12.1.1文件的概念及分类 （3）根据文件的存储形式，可分为ASCII码文件和二进制文件。ASCII码文件的每1个字节存储1个字符，因而便于对字符进行逐个处理。但一般占用存储空间较多，而且要花费转换时间（二进制与ASCII码之间的转换）。二进制文件是把内存中的数据，原样输出到磁盘文件中。可以节省存储空间和转换时间，但1个字节并不对应1个字符，不能直接输出字符形式。 12.1.2文件的操作流程通过程序对文件进行操作，达到从文件中读数据或向文件中写数据的目的，涉及到的操作有：建立文件、打开文件、从文件中读数或向文件中写数、关闭文件等。一般遵循的步骤为：（1）建立/打开文件（2）从文件读取数据或向文件写数据。（3）关闭文件 打开文件是进行文件读写操作之前的必要步骤。打开文件就是将指定的文件与程序联系起来，为下面进行的文件读写做好准备。当为进行写操作而打开一个文件时，如果这个文件不存在，则系统会建立这个文件，并打开它。当为进行读操作而打开一个文件时，文件应该是已经存在的，否则会出错。所谓读文件是指，将磁盘文件中的数据传送到计算机内存的操作。所谓写文件是指，从计算机内存向磁盘文件中传送数据的操作。关闭文件就是取消程序与指定的数据文件之间的联系，表示文件操作的结束。 所谓缓冲文件系统是指，系统自动地在内存区为每个正在使用的文件开辟一个缓冲区。从内存向磁盘输出数据时，必须首先输出到缓冲区中。待缓冲区装满后，再一起输出到磁盘文件中。从磁盘文件向内存读入数据时，则正好相反：首先将一批数据读入到缓冲区中，再从缓冲区中将数据逐个送到程序数据区。12.1.3缓冲文件系统与非缓冲文件系统1.缓冲文件系统 所谓“非缓冲文件系统”是指系统不自动开辟确定大小的缓冲区，而由程序为每个文件设定缓冲区。非缓冲文件系统依赖于操作系统，通过操作系统的功能对文件进行读写，是系统级的输入输出，它不设文件结构体指针，只能读写二进制文件，但效率高、速度快。在过去使用的C版本（如UNIX系统下使用的C）支持上述两种对文件处理的方法，但是ANSIC标准不再包括非缓冲文件系统，因此建议大家最好不要选择它。2.非缓冲文件系统 12.1.4文件指针ANSIC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FILE，在头文件stdio.h中定义如下：typedefstruct{shortlevel;/*缓冲区“满”或“空”的程度*/unsignedflages；/*文件状态标志*/charfd;/*文件描述符*/unsignedcharhold;/*如无缓冲区不读取字符*/shortbsize;/*缓冲区的大小*/unsignedchar*baffer;/*缓冲区的读写位置*/unsignedchar*curp;/*文件读写位置*/unsignedistemp;/*临时文件，指示器*/shorttoken;/*用于有效性的检查*/}FILE； 在操作文件以前，应先定义文件类型的指针，定义的一般格式：FILE*指针变量标识符例如：FILE*fp1,*fp2;按照上面的定义，fp1和fp2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类型指针，今后对文件的访问，会转化为针对文件类型指针的操作。 12.2文件的打开与关闭12.2.1文件的打开──fopen()函数1．用法：FILE*fopen(“文件名”，“操作方式”);2．功能：返回一个指向指定文件的指针。3．函数原型：stdio.h。注：对文件操作的库函数，函数原型均在头文件stdio.h中。后续函数不再赘述。对文件进行操作之前，必须先打开该文件；使用结束后，应立即关闭，以免数据丢失。Ｃ语言规定了标准输入输出函数库，用fopen()函数打开一个文件，用fclose()函数关闭一个文件。 （1）“文件名”是指要打开（或创建）的文件名。如果使用字符数组（或字符指针），则不使用双引号。（2）“操作方式”如表12-2所示。例如，FILE*fp;fp＝fopen("data.99"，"r")；3．说明（1）如果不能实现打开指定文件的操作，则fopen()函数返回一个空指针NULL（其值在头文件stdio.h中被定义为０）。为增强程序的可靠性，常用下面的方法打开一个文件：if((fp=fopen("文件名","操作方式"))==NULL){printf("cannotopenthisfile ");exit(0);} ●关于exit()函数1）用法：voidexit([程序状态值]);2）功能：关闭已打开的所有文件，结束程序运行，返回操作系统，并将“程序状态值”返回给操作系统。当“程序状态值”为０时，表示程序正常退出；非０值时，表示程序出错退出。（2）“r（b）+”与“a（b）+”的区别：使用前者打开文件时，读写位置指针指向文件头；使用后者时，读写指针指向文件尾。（3）使用文本文件向计算机系统输入数据时，系统自动将回车换行符转换成一个换行符；在输出时，将换行符转换成回车和换行两个字符。 使用二进制文件时，内存中的数据形式与数据文件中的形式完全一样，就不再进行转换。（4）有些Ｃ编译系统，可能并不完全提供上述对文件的操作方式，或采用的表示符号不同，请注意所使用系统的规定。（5）在程序开始运行时，系统自动打开三个标准文件，并分别定义了文件指针：1）标准输入文件——stdin：指向终端输入（一般为键盘）。如果程序中指定要从stdin所指的文件输入数据，就是从终端键盘上输入数据。 2）标准输出文件——stdout：指向终端输出（一般为显示器）。3）标准错误文件——stderr：指向终端标准错误输出（一般为显示器）。12.2.2文件的关闭──fclose()函数1．用法：intfclose(FILE*文件指针);2．功能：关闭“文件指针”所指向的文件。如果正常关闭了文件，则函数返回值为０；否则，返回值为非０。例如，fclose(fp)；/*关闭fp所指向的文件*/ 12.3文件的读写文件打开之后，就可以对它进行读与写的操作了。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。12.3.1读／写一个字符C提供fgetc和fputc函数对文本文件进行字符的读写。读字符函数fgetcfgetc()函数的原型存于stdio.h头文件中，格式为：intfgetc(FILE*fp); 功能:从指定的文件中读一个字符，并将文件的位置指针移到下一个字符处，如果已到文件尾，函数返回EOF。fgetc()函数调用形式为：字符变量＝fgetc(文件指针)；例如：ch=fgetc(fp);/*从fp指向的文件中读取一个字符送入ch变量中*/2.写字符函数fputcfputc()函数的原型为：intfputc(intch,FILE*fp)功能：将字符ch的值写入所指定文件的当前位置处，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。 函数的调用形式：fputc(字符，文件指针)；例如：fputc(‘a’,fp);/*将字符常量a写入fp所指向的文件中*/【例12-1】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。）/*exam12_1*/#include"stdio.h"#include"stdlib.h"intmain(intargc,char*argv[]){charch;FILE*fp;inti;（续） if(argc<=1){printf(“toofewparameters.”);exit(0);}/*若忘记输入文件名则提示*/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*/putchar(ch);fclose(fp);return0;}[演示]注意：在编译连接后在DOS命令方式下执行程序，并要在可执行文件名后输入目标文本文件的完整路径。 【例12-2】从键盘输入字符，存到磁盘文件test.txt中。/*exam12_2*/#include"stdio.h"#include"stdlib.h"intmain(void){FILE*fp;/*定义文件指针*/charch;if((fp=fopen("test.txt","w"))==NULL)/*以只写方式打开文件*/{printf("cannotopenfile! ");exit(0);}while((ch=fgetchar())!=' ')/*只要输入字符非回车符*/fputc(ch,fp);/*写入文件一个字符*/fclose(fp);return0;}[演示] 程序运行结果：Ilovechina!↙(运行后从键盘输入）为了验证从键盘输入的字符是否写入了文件，我们可以在DOS操作系统环境下，利用type命令显示test.txt文件的内容。假设当前路径是c:tc,则输入以下命令：c:tc>typetest.txt↙Ilovechina!（显示内容）说明从键盘写入的字符已存入文件test.txt中。注意：应转入当前路径后使用type命令，这里假设当前路径是c:tc。可以执行“file”菜单的“OSShell”菜单项暂时转入DOS命令行方式。 2.3.2读／写一个字符串C语言提供fgets()和fputs()函数来实现对文件以字符为单位进行读写，由于这两个函数在使用中往往是一次读写一行，所以也称行读写函数。1.读字符串函数fgetsC提供读字符串的函数原型在stdio.h头文件中，其函数形式为：char*fgets(char*str,intnum,FILE*fp)fgets()函数的调用形式为：fgets(字符数组名,n,文件指针);功能:从文件指针所指向的文件中读取至多n-1个字符，在读入的最后一个字符后加上串结束标志’’，并把它们放入字符数组中。读取过程中如果遇到了换行符或EOF（文件结束符），则读取结束。 【例12-3】从test.txt文件中读入一个含10个字符的字符串。/*exam12_3*/#include"stdio.h"#include"stdlib.h"intmain(void){FILE*fp;/*定义文件指针*/charstr[11];if((fp=fopen("test.txt","r"))==NULL)/*以只读方式打开文件*/{printf("cannotopenfile! ");exit(0);}fgets(str,11,fp);printf(“ %s ”,str);/*将字符串输出到屏幕*/fclose(fp);return0;}[演示]注意：编译时使用“changedir”命令修改工作目录为test.txt所在目录。 2.写字符串函数fputsC提供写字符串的函数原型在stdio.h头文件中，其函数形式为：intfputs(char*str,FILE*fp)其调用的一般形式为：fputs(字符串，文件指针)；功能：将字符串写入文件指针所指向的文件。操作成功时，函数返回0值，失败返回非零值。 【例12-4】写入多个字符串到磁盘文本文件test.txt。/*exam12_4*/#include"stdio.h"#include"stdlib.h"#include"string.h"intmain(void){FILE*fp;charstr[128];if((fp=fopen("test.txt","w"))==NULL)/*打开只写的文本文件*/{printf("cannotopenfile!");exit(0);}（续）可以写出test.txt的绝对路径，如：c:examplestest.txt。 while((strlen(gets(str)))!=0){/*若串长度为零，则结束*/fputs(str,fp);/*写入串*/fputs(" ",fp);/*写入回车符*/}fclose(fp);/*关文件*/return0;}Hello!↙Howdoyoudo↙Good-bye!↙↙c:tc>typetest.txt↙Hello!HowdoyoudoGood-bye!运行后输入用type命令验证结果注意：应转入当前路径后使用type命令。[演示] 12.3.3读／写一个数据块──fread()和fwrite()实际应用中，常常要求1次读／写1个数据块。为此，ANSIC标准设置了fread()和fwrite()函数。1．用法：intfread(void*buffer，intsize，intcount，FILE*fp)；intfwrite(void*buffer，intsize，intcount，FILE*fp)；2．功能：fread()──从fp所指向文件的当前位置开始，一次读入size个字节，重复count次，并将读入的数据存放到从buffer开始的内存中；同时，将读写位置指针向前移动size*count个字节。其中，buffer是存放读入数据的起始地址（即存放何处）。 fwrite()──从buffer开始，一次输出size个字节，重复count次，并将输出的数据存放到fp所指向的文件中；同时，将读写位置指针向前移动size*count个字节。其中，buffer是要输出数据在内存中的起始地址（即从何处开始输出）。如果调用fread()或fwrite()成功，则函数返回值等于count。fread()和fwrite()函数，一般用于二进制文件的处理。 【例12-5】向磁盘写入格式化数据，再从该文件读出显示到屏幕。/*exam12_5*/#include"stdio.h"#include"stdlib.h"intmain(void){FILE*fp1;inti;structstu{/*定义结构体*/charname[15];charnum[6];floatscore[2];}student;if((fp1=fopen("test.txt","wb"))==NULL){/*以二进制只写方式打开文件*/printf("cannotopenfile");exit(0);}（续） printf("inputdata: ");for(i=0;i<2;i++){scanf("%s%s%f%f",student.name,student.num,&student.score[0],&student.score[1]);/*输入一记录*/fwrite(&student,sizeof(student),1,fp1);/*成块写入文件*/}fclose(fp1);if((fp1=fopen("test.txt","rb"))==NULL){/*重新以二进制只读打开文件*/printf("cannotopenfile");exit(0);}（续） printf("outputfromfile: ");for(i=0;i<2;i++){fread(&student,sizeof(student),1,fp1);/*从文件成块读*/printf("%s%s%7.2f%7.2f ",student.name,student.num,student.score[0],student.score[1]);/*显示到屏幕*/}fclose(fp1);return0;}inputdata:xiaowanj00187.598.4↙xiaolij00299.589.6↙outputfromfile:xiaowanj00187.5098.40xiaolij00299.5089.60运行情况：[演示] 12.3.4对文件进行格式化读／写前面的程序设计中，我们介绍过利用scanf()和printf()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fscanf()和fprintf()。其函数原型为：intfscanf(FILE*stream,char*format,arg_list)intfprintf(FILE*stream,char*format,arg_list)这两个函数的一般调用形式为：fscanf(文件指针，格式控制串，输入地址表列)；fprintf(文件指针，格式控制串，输出表列)；在使用上与标准的输入输出函数相同，只是fscanf()和fprintf()的输入输出是对文件进行。其实scanf()和printf()从广义上讲也是对文件进行，操作对象是对标准输入（stdin）输出（stdout）文件。 【例12-6】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。/*exam12_6*/#include"stdio.h"#include"stdlib.h"intmain(void){FILE*fp;inti;structstu{/*定义结构体类型*/charname[15];charnum[6];floatscore[2];}student;/*说明结构体变量*/（续） if((fp=fopen("test.txt","w"))==NULL){/*以文本只写方式打开文件*/printf("cannotopenfile");exit(0);}printf("inputdata: ");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 ",student.name,student.num,student.score[0],student.score[1]);/*写入文件*/}（续） fclose(fp);/*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("cannotopenfile");exit(0);}printf("outputfromfile: ");while(fscanf(fp,"%s%s%f%f ",student.name,student.num,&student.score[0],student.score[1])!=EOF）/*从文件读入*/printf("%s%s%7.2f%7.2f ",student.name,student.num,student.score[0],student.score[1]);/*显示到屏幕*/fclose(fp);/*关闭文件*/return0;}[演示] 12.3.5读／写函数的选用原则从功能角度来说，fread()和fwrite()函数可以完成文件的任何数据读／写操作。但为方便起见，依下列原则选用：1．读/写1个字符（或字节）数据时：选用fgetc()和fputc()函数。2．读/写1个字符串时：选用fgets()和fputs()函数。3．读/写1个（或多个）不含格式的数据时：选用fread()和fwrite()函数。4．读/写1个（或多个）含格式的数据时：选用fscanf()和fprintf()函数。 12.4文件定位文件中有一个读写位置指针，指向当前的读写位置。每次读写1个（或1组）数据后，系统自动将位置指针移动到下一个读写位置上。如果想改变系统这种读写规律，可使用有关文件定位的函数。12.4.1位置指针复位函数rewind()1．用法：intrewind(文件指针);2．功能：使文件的位置指针返回到文件头。12.4.2随机读写与fseek()函数对于流式文件，既可以顺序读写，也可随机读写，关键在于控制文件的位置指针。所谓顺序读写是指，读写完当前数据后，系统自动将文件的位置指针移动到下一个读写位置上。 所谓随机读写是指，读写完当前数据后，可通过调用fseek()函数，将位置指针移动到文件中任何一个地方。1．用法：intfseek(文件指针，位移量，参照点);2．功能：将指定文件的位置指针，从参照点开始，移动指定的字节数。（1）参照点：用0（文件头）、1（当前位置）和２（文件尾）表示。在ANSIC标准中，还规定了下面的名字：SEEK_SET──文件头，SEEK_CUR──当前位置，SEEK_END──文件尾（2）位移量：以参照点为起点，向前（当位移量>０时）或后（当位移量<０时）移动的字节数。在ANSIC标准中，要求位移量为longint型数据。fseek()函数一般用于二进制文件。 12.4.3返回文件当前位置的函数ftell()由于文件的位置指针可以任意移动，也经常移动，往往容易迷失当前位置，ftell()就可以解决这个问题。1．用法：longftell(文件指针);2．功能：返回文件位置指针的当前位置（用相对于文件头的位移量表示）。如果返回值为-1L，则表明调用出错。例如:offset=ftell(fp)；if(offset==-1L)printf(“ftell()error ”)； 12.5出错检测12.5.1ferror()函数在调用输入输出库函数时，如果出错，除了函数返回值有所反映外，也可利用ferror()函数来检测。1．用法：intferror(文件指针)；2．功能：如果函数返回值为0，表示未出错；如果返回一个非0值，表示出错。（1）对同一文件，每次调用输入输出函数均产生一个新的ferror()函数值。因此在调用了输入输出函数后，应立即检测，否则出错信息会丢失。（2）在执行fopen()函数时，系统将ferror()的值自动置为0。 12.5.2clearerr()函数1．用法：voidclearerr(文件指针)；2．功能：将文件错误标志（即ferror()函数的值）和文件结束标志（即feof()函数的值）置为0。对同一文件，只要出错就一直保留，直至遇到clearerr()函数或rewind()函数，或其它任何一个输入输出库函数。 作业与实验作业：[习题十二]？？？上机操作：[实验十二][Return]