2018-02-20

C语言学习10

文章目录

1. 文件

文件

本文将详述C语言中关于文件的相关知识。

文件是数据源的一种，主要的作用是保存数据。
在操作系统中，为了统一对各种硬件的操作，简化接口，不同的硬件设备也都被看成一个文件。对这些文件的操作，等同于对磁盘上普通文件的操作。列如:
●通常把显示器称为标准输出文件，printf就是向这个文件输出数据。
●通常把键盘称为标准输入文件，scanf就是从这个文件读取数据。
常见输出设备对应的文件:

文件	硬件设备
stdin	标准输入文件，一般指键盘: scanf() getchar()…
stdout	标准输入文件，一般指显示器 print() putchar()等
stderr	标准错误文件，一般指显示器;perror()等
stdprn	标准打印文件，一般指打印机

C语言把文件分为ASCII文件和二进制文件。ASCII文件又称文本文件。
文件流：指数据在文件和内存之间传递的过程。
输入流：指数据从文件复制到内存的过程。
输出流：从内存保存到文件的过程。

文件与内存的关系

数据流(Data Stream):指数据在数据源和程序(内存)之间传递的过程。
输入流(Input Stream):数据从数据源到(内存)程序的过程。
输出流(Output Stream):数据从程序(内存)到数据源的过程。
文件输入输出方式也称”存取方式”。C语言中，文件有两种存取方式：顺序存取和直接存取。

文件类型指针

可以用结构体类型来定义文件类型的指针变量，一般形式为：
FILE *fp;
fp是一个指向FILE结构体类型的指针变量。

文件的打开与关闭

打开文件

1.调用形式:
FILE *fp = fopen(文件名,文件使用方式);
●函数返回一个指向FILE类型的指针。
●无论哪种使用方式，当打开文件时出现错误，fopen函数都将返回NULL。

2.常用文件打开方式及说明:
【控制读写权限(必须指明)】

打开方式	说明
r	以”只读”方式打开文件。只允许读取，不允许写入。文件必须存在，否则打开失败。
w	以”写入”方式打开文件。如果文件不存在，那么创建一个新文件，如果文件存在，那么清空文件内容(相当于删除源文件，再创建一个新文件。)
a	以”追加”方式打开文件。如果文件不存在，那么创建一个新文件；如果文件存在，那么将写入的数据追加到文件末尾(文件原有的内容保留)
r+	以读写方式打开文件。既可以读取也可以写入，也就是随意更新文件。文件必须存在，否则打开失败。
w+	以”写入/更新”方式打开文件，相当于w和r+叠加的效果。首先建立一个新文件，进行写操作，随后可以从头开始读。如果指定文件已存在，则原有内容会被清空。
a+	以”追加/更新”方式打开文件，相当于a和r+叠加的效果。既可以读也可写，也就是随意更新文件。如果文件不存在，那么创建一个新文件；如果文件存在，那么将写入的数据追加到文件末尾。

【控制读写方式(可省略)】

打开方式	说明
“t”	文本文件。如果不写，默认为”t”。
“b”	二进制文件

●调用fopen()函数时必须指明读写权限，但是可以不指明读写方式(此时默认为”t”)
●读写权限和读写方式可以组合使用，但必须以读写权限开头。
●整体来说，文件打开方式由r、w、a、t、b、+等6个字符拼成，各字符含义如下：

r(read)	w(write)	a(append)	t(text)	b(banary)	+
读	写	追加	文本文件	二进制文件	读和写

关闭文件

文件一旦使用完毕，应该用fclose()函数把文件关闭，以释放相关资源，避免数据丢失。
1.fclose()的用法为:
int fclose(FILE *fp);
fp为文件指针，如 fclose(fp);

2.使用说明:
●若对文件的操作方式为”读”方式，则经以上函数调用之后，要使文件指针与文件脱离联系。可以重新分配文件指针去指向其他文件。
●若对文件的操作方式为”写”方式，则系统首先把该文件缓冲区中的剩余数据全部输出到文件中，然后使文件指针与文件脱离联系。
●在完成了对文件的操作后，应当关闭文件，否则文件缓冲区中剩余数据就会丢失。
●当执行了关闭操作后，成功则函数返回0，否则返回非0。

文件的读写

以字符形式读写文件

以字符形式读写文件时，每次可以从文件读取一个字符，或者向文件中写入一个字符。主要使用两个函数，分别是fgetc()和fputc()。
◆字符读取函数fgetc():
fgetc是 file get char的缩写，意为从指定文件中读取一个字符。
一般形式： int fgetc(FILE *fp);
fp为文件指针；fgetc()读取成功时返回读取到的字符，读取到文件末尾或读取失败时返回EOF.
EOF(End of File)表示文件末尾，是在stdio.h中定义的宏，它的值往往为-1是负数。

在读取文件时，文件内部由系统设置一个位置指针，用于指向当前读写的位置；在文件打开时总是指向文件中的第一个字节，每次fgetc()使用后该位置指针会向后移动一个字节，所以可以连续使用fgetc()读取多个字符。

【程序示例】在屏幕上显示D:\\demo.txt文件的内容。

#include<stdio.h>
int main(){
	FILE *fp;
	char ch;
//如果文件不存在，给出提示并退出
if((fp=fopen("D:\\demo.txt","rt"))==NULL){
	puts("Fail to open file!");
	exit(0);
}
//每次读取一个字节，直到读取完毕
while((ch=fgetc(fp))!=EOF){
	putchar(ch);
}
putchar('\n');//输出换行符
fclose(fp);
return 0;
}

对EOF的说明：EOF本意指文件末尾，但读取文件出错时也会返回EOF。
要进一步判断读取状态可借助stdio.h中的feof()和ferror()函数。

feof()函数：用于判断文件内部指针是否指向末尾，当指向文件末尾时返回非零值，否则返回为0。
一般形式：
int feof(FILE *fp);
ferror()函数：用于判断文件操作是否出错，当文件操作出错时返回非零值，否则返回为0。
一般形式：
int ferror(FILE *fp);
◆字符写入函数fputc():
fputc 是file output char 的缩写，意为向指定文件写入一个字符。
一般形式：
int fputc(int ch,FILE *fp);
ch为要写入的字符，fp为文件指针。fputc()写入成功时返回写入的字符，失败时返回EOF,返回值类型为int即可容纳这个值(负数)。
　　语句示列：把字符’a’写入fp所指向的文件中
fputc(‘a’,fp); 或 char ch=’a’; fputc(ch,fp);
【程序示例】从键盘输入一行字符，写入文件。

#include<stdio.h>
int main(){
	FILE *fp;
	char ch;
//判断文件是否打开成功
if(（fp=fopen("D:\\demo.txt","wt+"))==NULL){
	puts("Fail to open file!");
	exit(0);
}

printf("Input a string:\n");
//每次从键盘读取一个字符并写入文件
while((ch=getchar())!='\n'){
	fputc(ch,fp);
}
fclose(fp);
return 0;
}

fgetc()和fputc()函数每次只能读写一个字符，速度较慢；实际开发中往往读写字符串或数据块。

以字符串形式读写文件

◆读取字符串函数fgets():
fgets()函数用来指定文件中读取一个字符串，并保存到字符数组中。
一般形式：
char *fgets(char *str,int n,FILE *fp);
str为字符数组，n为要读取的字符数目，fp为文件指针。
返回值：读取成功时返回字符数组首地址，也即str;读取失败时返回NULL;如果开始读取文件内部指针已指向了末尾，那么读取不到任何文字，也返回NULL。
▲注意：读取到的字符串会在末尾自动添加’\0’，n个字符有n+1个长度，遇到换行符会一并读取到字符串。

【程序示例】一行一行地读取文件

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define N 100

int main(){
FILE *fp;
char str[N+1];
if((fp=fopen("d:\\demo.txt","rt"))==NULL){
	puts("Fail to open file!");
	exit(0);
}

while(fgets(str,N,fp)!=NULL){
	printf("%s",str);
}
fclose(fp);
return 0;
}

◆写字符串函数fputs():
fputs()函数用来向指定的文件写入一个字符串。
一般形式为：
int fputs(char *str,FILe *fp);
str为要写入的字符串，fp为文件指针。写入成功则返回非负数，否则返回EOF。

【程序示例】向d:\\demo.txt文件中追加一个字符串

#include<stdio.h>
int main(){
FILE *fp;
char str[102]={0},strTemp[100];
if((fp=fopen("D:\\demo.txt","at+"))==NULL){
	puts("Fail to open file!");
	exit(0);
}
printf("Input a string:");
gets(strTemp);
strcat(str,"\n");
strcat(str,strTemp);
fputs(str,fp);
fclose(fp);
return 0;
}

以数据块的形式读写文件

如果需要读取多行内容，需要使用fread()函数；相应地写入函数为fwrite()。
数据块:即若干个字节的数据，可以是一个字符、一个字符串或多行数据，并没有什么限制。
fread()原型:
size_t fread(void *ptr,size_t size,size_t count,FILE *fp);
fwrite()原型:
size_t fwrite(void *ptr,size_t size,size_t count,FILE fp);
说明：
●ptr为内存区块的指针，它可以是数组、变量、结构体等。fread()中的ptr用来存放读取到的数据，而fwrite()中的ptr用来存放要写入的数据。
●size表示每个数据块的字节数
●count表示要读写的数据块的块数。
●fp表示文件指针
●理论上每次读写 sizecount个字节的数据
●size_t是typedef定义的无符号整型数据类型，表示数量。
●返回值：返回成功读写的块数，也即count。
若返回值小于count:

fwrite()	fread()
肯定发生了写入错误，可用ferror()函数检测	可能读到了文件末尾，可能发生了错误，可用ferror()、feof()检测

rewind(fp):将文件中的指针重新定位到文件开头。

【程序示例】从键盘输入两个学生数据，写入一个文件中，再次读出这两个学生数据到屏幕上。

#include<stdio.h>
#define N 2
struct stu{
	char name[10]; //姓名
	int num; //学号
	int age; //年龄
	float score; //成绩
}boya[N],boyb[N],*pa,*pb;

int main(){
FILE *fp;
int i;
pa = boya;
pb = boyb;
if((fp=fopen("d:\\demo.txt","wb+"))==NULL){
puts("Fail to open file!");
exit(0);
}
//从键盘输入数据
printf("Input data:\n");
for(i=0;i<N;i++,pa++){
scanf("%s %d %d %f",pa->name,&pa->num,&pa->age,&pa->score);
}

//将数组数据写入文件
fwrite(boya,sizeof(struct stu),N,fp);
//将文件指针重置到文件开头
rewind(fp);
//从文件读取数据并保存到数据boyb
fread(boyb,sizeof(struct stu),N,fp);
//输出数组boyb中的数据
for(i=0;i<N;i++,pb++){
printf("%s %d %d %f\n",pb->name,pb->num,pb->age,pb->score);
}
fclose(fp);
return 0;
}

格式化读写文件

以磁盘文件作为读写对象的格式化读写函数fscanf()和fprintf()。
一般形式:
int fscanf(FILE *fp,char *format,…);
int fprintf(FILE *fp,char *format,…);
fp为文件指针，format为格式控制字符串，…表示参数列表。
返回值：
fprintf()返回成功写入字符的个数，失败则返回负数。
fscanf()返回参数列表中被成功赋值的参数个数。

随机读写文件

所谓随机读写指移动文件内部的位置指针后再进行读写。经常用于实际开发中读取文件的中间部分。
实现随机读写的关键是按要求移动位置指针，这称为文件的定位。
rewind()函数用于将位置指针移动到文件开头，原型为:
void rewind(FILE *fp);
fseek()函数用于将位置指针移动到任意位置，它的原型为:
int fseek(FILE *fp,long offset,int origin);
说明:
●fp为文件指针
●offset为偏移量，也就是要移动的字节数。offset为正，向后移动；为负，向前移动。
●origin为起始位置，也就是从何处开始计算偏移量。C语言的起始位置有以下三种，如下:

起始位置	常量名	常量值
文件开头	SEEK_SET	0
当前位置	SEEK_CUR	1
文件末尾	SEEK_END	2

●fseek一般用于二进制文件。

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