C语言程序设计(第3版),第9章 文件程序设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,语言程序设计（第3版）张磊编著 清华大学出版社,C语言程序设计,第,9,章 文件程序设计,?C语言程序设计?第3版 张 磊 编著,21世纪高等学校规划教材 清华大学出版社,第9章 文件程序设计,9.1 文件概述,9.2 文件的根本操作,9.3 文件的数据块读写操作,9.4 文件的其他操作,9.5 文件应用举例,9.1 文件概述,9.1.1 文件的概念,9.1.2 文件的分类,9.1.3 文件的一般操作过程,9.1.4 文件的指针,9.1.1 文件的概念,文件是计算机中的一个重要概念，通常是指存储在外部介质上的信息的集合。存储程序代码的文件称为程序文件，存储数据的文件称为数据文件。另外，C语言把输入输出设备也视为一类特殊的文件。计算机对文件的操作总体上分成输入和输出两大类，对文件的输人输出I/0过程是通过操作系统进行管理的。C语言程序对文件的处理是通过标准函数库中的文件操作函数实现的，使用这些函数，可以简单、高效、平安地访问外部数据。,9.1.1 文件的概念,1设备文件,在C语言中，所有的外部设备均被作为文件对待，这种文件称为设备文件。对外部设备的输人输出处理就是读写设备文件的过程。,2文件缓冲区,在程序的运行过程中，程序要将保存在内存中的数据写入磁盘，首先要建立一个“输出文件缓冲区，这个缓冲区是一个连接计算机内存数据与外存文件的桥梁，当向文件输出数据时，准备输出的数据先写入文件缓冲区，等文件缓冲区填满后再输出到文件中。这一过程称为“写文件，是数据输出过程。,与“写文件过程相对的是要将保存在文件中的数据装入内存。首先要建立一个“输入文件缓冲区，当从文件中输入数据时，也是把读入的数据先写入文件缓冲区，等文件缓冲区数据装满之后再整个送给程序。这一过程称为“读文件，是数据输入过程。,9.1.1 文件的概念,使用缓冲区的文件读、写示意图,9.1.2 文件的分类,以ASCII码字符形式存储的文件称为文本文件，又叫ASCII文件。,例如用高级程序语言编写的程序文件是文本文件，用Windows “记事本程序创立的文件也是文本文件。文本文件是一种字符流文件，文本文件的一个字符就是一个字节，因而方便了字符的处理，不过文本文件一般要占用较大的存储空间。,二进制文件是按照数据在内存中的字节序列形成的字节流文件。,例如C程序的目标文件扩展名为obj和可执行文件扩展名为exe都是二进制文件。在二进制文件中，字节信息与实际的数据位并不一一对应，因此，假设直接显示二进制文件内容时，用户看到的是一些不能识别的字符。,文本文件,二进制文件,9.1.3 文件的一般操作过程,使用文件的一般步骤,翻开文件操作文件关闭文件,翻开文件：建立用户程序与文件的联系，系统为文件开辟文件缓冲区。,操作文件：是指对文件的读、写、追加和定位操作。,读操作：从文件中读出数据，即将文件中的数据输入到计算机内存。,写操作：向文件中写入数据，即将计算机内存中的数据输出到文件。,追加操作：将新的数据写到文件原有数据的后面。,定位操作：移动文件读写位置指针。,关闭文件：切断文件与程序的联系，将文件缓冲区的内容写入磁盘，并释放文件缓冲区。,9.1.4 文件的指针,文件型指针变量的定义,FILE *变量名;,例如：,FILE *p;,注意：,由于文件类型FILE在头文件stdio.h中定义，所以在使用FILE类型前必须先翻开stdio.h文件。,如果需要对某一个文件进行读写操作，必须首先要指定指向它的文件指针。只有通过文件指针，才能调用相应的文件。当程序需要同时处理多个文件时，那么需要说明多个FILE型的指针变量，使它们分别指向多个不同的文件。,9.2文件的根本操作,9.2.1 翻开和关闭文件,9.2.2 最根本的文件读写函数,9.2.1 翻开和关闭文件,翻开文件操作是使用文件的第一个步骤，而关闭文件操作那么是使用文件的最后一个步骤。C语言系统分别使用fopen()函数和fclose()函数实现文件的翻开和关闭操作。,1文件翻开函数fopen(),fopen()函数用来实现翻开文件，它解决如下3个问题：, 指定要翻开的文件名；, 指定文件的使用方式，如是读文件还是写文件等；, 为翻开的文件指定一个指针变量，以便使用这个指针变量对文件进行访问。,fopen()函数的调用方式,FILE *fp;,fp=fopen(文件名, 使用文件的方式);,例如:,fp=(example.txt, r);,表示要翻开的文件名为example.txt，使用文件的方式是“r方式，文件指针是fp。,9.2.1 翻开和关闭文件,文件使用方式,文件使用方式,作 用,r,以“只读”方式打开一个文本文件,w,以“只写”方式打开一个文本文件,a,向文本文件尾增加数据,rb,以“只读”方式打开一个二进制文件,wb,以“只写”方式打开一个二进制文件,ab,向二进制文件尾增加数据,r+,以“读/写”方式打开一个文本文件,w+,以“读/写”方式建立一个新的文本文件,a+,以“读/写/追加”方式打开一个文本文件,rb+,以“读/写”方式打开一个二进制文件,wb+,以“读/写”方式建立一个新的二进制文件,ab+,以“读/写/追加”方式打开一个二进制文件,9.2.1 翻开和关闭文件,2关闭文件函数fclose(),fclose()函数的一般格式,fclose(文件指针);,功能,关闭“文件指针所指向的文件，释放翻开文件时使用的结构体变量，断开文件指针与文件的联系。,例如：,fclose(fp);,最根本的文件读写函数,1fputc()函数,一般形式,fputc(ch,fp);,功能,将字符ch的值输出到fp所指向的文件中。,最根本的文件读写函数,例9-1,使用fputc()函数在屏幕显示一个字符串。,/* program e9-1.c */,#include,void main(),char *p=This is a example.;,while(*p!=0),fputc(*p+,stdout,);,设备文件,最根本的文件读写函数,例9-2,把从键盘输入的一个字符串写入到磁盘文件example.txt中。,/* program e9-2.c */,#include,void main(),char ch;,FILE *fp;,fp=fopen(example.txt,w);,printf(Enter a string: );,while(ch=getchar()!=n),fputc(ch,fp);,fclose(fp);,最根本的文件读写函数,2fgetc()函数,从指定文件读入一个字符，该文件必须是以读或读写方式翻开的。,通常使用如下的形式调用fgetc()函数,ch=fgetc(fp);,其中，fp为文件型指针变量，ch为字符变量。正常情况下fgetc()函数的返回值是从文件中读出的一个字符。,当翻开文件并立即使用fgetc()读文件时，fgetc()函数从文件开始位置读取一个字符。每读取一个字符后，文件的位置指针后移一个字符位置。假设当前读取的是文本文件，当遇到文件结束标志时，fgetc()函数的返回值为EOF。,最根本的文件读写函数,例9-3,使用fgetc()函数输出文件example.txt的内容。,/* program e9-3.c */,#include,void main(),char ch;,FILE *fp;,fp=fopen(example.txt,r);,while(ch=,fgetc(fp),)!=EOF),putchar(ch);,fclose(fp);,最根本的文件读写函数,例9-4,使用feof()进行文件读取控制，输出文件example.txt的内容。,/* program e9-4.c */,#include,void main(), FILE *fp;,if(fp=fopen(example.txt,r)=NULL), printf(file can not open!n);,exit(1);,while(!feof(fp),putchar(fgetc(fp);,fclose(fp);,判断被读取的文件是否已经读完。当未遇文件结束标志时，feof()的值是0，否那么feof()的值是1。,9.3文件的数据块读写操作,9.3.1 fwrite()函数,9.3.2 fread()函数,9.3.1 fwrite()函数,fwrite()函数的功能是把内存中的一些数据块写到指定的文件中。,一般调用形式,fwrite(buffer,size,count,fp);,其中：,fp是接受数据的文件指针；,buffer是数据块的内存首地址，通常是指针变量名、数组名等；,size是一个数据块的字节数即数据块的大小；,count是执行一次fwrite()函数从内存输出到fp文件的数据块数目。,9.3.1 fwrite()函数,例9-5 从键盘上输入一批学生数据，然后以“stu_list文件名存储到磁盘上。,/* program e9-5.c */,#include,#define N 4,struct student_type, char name10;,int num;,int score;,stud;,void main(),int i;,FILE *fp;,if(fp=fopen(stu_list,wb)=NULL),printf(Can not open filen);,exit(1);,printf(Input data,please!n);,for(i=0;iN;i+),scanf(%s%d%d,stud.name,fwrite(&stud,sizeof(struct,student_type),1,fp);,fclose(fp);,printf(All right.n);,9.3.2 fread()函数,fread()函数把指定文件中的一个数据块读到内存中。,一般调用形式,fread(buffer,size,count,fp);,其中：,fp是读取数据的文件指针；,buffer是接受文件数据的内存首地址，通常是指针变量名、数组名等；,size是一个数据块的字节数即数据块的大小；,count是执行一次fread()函数读取的数据块的数目。,例9-6,将上述stu_list文件的内容显示在屏幕上。,/* program e9-6-1.c */,#include,#define N 4,struct student_type,char name10;,int num;,int score;,stud;,void main(),int i;,FILE *fp;,if(fp=fopen(stu_list,rb)=NULL),printf(Can not open file.n);,exit(1);,for(i=0;iN;i+),fread(,printf(%-10s%4d%4dn,stud.name,stud.num,stud.score);,fclose(fp);,9.3.2 fread()函数,再如，设有如下定义：,struct student_type,char name10;,int num;,int age;,stud40;,其中，结构体数组stud的每一个元素用来存放一个学生的有关数据，假设学生的数据已存放在磁盘文件中，且该文件已翻开，并由fp指向，那么可以用下面的语句把文件中前40个学生的数据输入到结构体数组stud中：,for(i = 0; i40;i+),fread(,9.4 文件的其他操作,9.4.1 文件的格式化读写,9.4.2 文件的随机读写操作,9.4.3 ftell()函数,9.4.4 文件的字符串操作,9.4.1 文件的格式化读写,1文件的格式化读操作,由fscanf()函数实现，从指定的文件中，按照说明的格式向变量提供数据。,一般使用格式,fscanf(fp,格式字符串,输入表列);,其中,fp是文件指针,“格式字符串和“输入表列与scanf()函数的相关内容相同。,例如：,fscanf(fp,“%d,该语句将磁盘文件中的数据送给变量m，其中的磁盘文件由fp指向。,9.4.1 文件的格式化读写,2文件的格式化写操作,由fprintf ()函数实现，将指定变量的值按照一定的格式写到指定的文件中。,一般使用格式,fprintf(fp,格式字符串,输出表列);,说明：, fp是要写入数据的文件指针。, “格式字符串和“输出表列与printf()函数的相关内容形同。,例如：,fprintf(fp,%d,m);,该语句将整型变量m按%d格式输出到fp指向的文件中。,例9-7,从键盘输入一个字符串和一个十进制整数，将它们写入test文件中，然后再从test文件中读出并显示在屏幕上。,/* program e9-7.c */,#include,void main( ),char s100;,int a;,FILE *fp;,if(fp=fopen(test, w)=NULL),printf(file open error.n);exit(0);,fscanf(stdin,%s%d,s,fprintf(fp,%s %d,s,a);,fclose(fp);,if(fp=fopen(test,r)=NULL),printf(Cannot open file.n);exit(0);,fscanf(fp,%s%d,s,fprintf(stdout,%s %dn,s,a);,fclose(fp);,文件的随机读写操作,1fseek()函数,功能：改变文件位置指针。,调用形式,fseek(fp,offset,position);,其中：, fp为文件型指针；, 文件位置指针的定位由参数offset和position共同确定。position规定指针定位时的基准位置，offset规定文件位置指针离开基准位置的偏移量，它的单位是字节。position的值用整常数表示,取值范围是0、1、2三个数之一，其意义如下：,0：表示基准位置为文件的开头位置；,1：表示基准位置为文件的当前位置；,2：表示基准位置为文件的结尾位置，该位置在文件内容的最后一个字节之后。,9.4.2 文件的随机读写操作,fseek()函数调用的实例：,fseek(fp,50L,0);,将位置指针移到文件头起始第50个字节处,fseek(fp,100L,1);,将位置指针从当前位置向文件尾方向移动100个字节,fseek(fp,-20L,2);,将位置指针从文件末尾向文件头方向移动20个字节,9.4.2 文件的随机读写操作,例9-8,在例9-6中建立了学生数据文件stu_list，将其中第3个学生的成绩修改为97。,/* program e9-8.c */,#include,struct student_type,char name10;,int num;,int score;,stud;,void main(),int i,size;,FILE *fp;,size=sizeof(struct student_type);,if(fp=fopen(stu_list,rb+)=NULL),printf(file open error.n);,exit(1);,fseek(fp,2*size,0);,fread(,printf(%s %d %dn,stud.name,stud.num,stud.score);,printf(new score: );,scanf(%d,fseek(fp,-size,1);,fwrite(,fclose(fp);,9.4.2 文件的随机读写操作,2. rewind()函数,作用：将文件位置指针复位。,调用形式,rewind(fp);,其中：fp为文件型指针。,执行rewind()函数后，对于fp指向的文件，不管当前的文件位置指针在何处，都使它复位到文件的开始位置。,9.4.2 文件的随机读写操作,例9-9,在屏幕上显示文件e9-6-2.c的内容，并将该文件复制为文件e9-6-3.c。,#include,void main(),FILE *fp1,*fp2;,fp1=fopen(e9-6-2.c,r);,fp2=fopen(e9-6-3.c,w);,while(!feof(fp1),putchar(fgetc(fp1);,rewind(fp1);,while(!feof(fp1),fputc(fgetc(fp1),fp2);,fclose(fp1);,fclose(fp2);,9.4.3 ftell()函数,ftell()函数用于获取文件位置指针，其调用形式如下：,ftell(fp);,其中：fp为文件指针。,ftell()函数的返回值是fp所指向文件的当前读写位置，该值是一个长整型数，是位置指针从文件开始处到当前位置的位移量的字节数。,9.4.3 ftell()函数,例9-10 新建data.txt文件，检查文件位置指针值；然后将字符串Beijing 2021写入文件中，再检查文件位置指针的值。,#include stdio.h,main( ),FILE *fp; long position;,fp=fopen(data.txt,w);,position=ftell(fp);,printf(position=%ldn,position);,fprintf(fp,Beijing 2021);,position=ftell(fp);,printf (position=%ldn, position);,fclose(fp);,9.4.4 文件的字符串操作,1fgets()函数,一般调用形式,fgets(buffer,n,fp);,作用,从fp指向的文件中读取n-1个字符，然后存储到以buffer为首地址的的内存空间中，通常buffer是一个指针变量名、数组名等。如果在读入 n-1个字符的过程中遇到换行符或EOF，读入即结束。字符串读入后在最后加一个0字符作为字符串结束标志。,9.4.4 文件的字符串操作,2fputs()函数,调用形式,fputs(buffer,fp);,作用,将内存buffer中的字符串写到fp指向的文件中，buffer可以是一个字符串常量，也可以是字符串的首地址。,9.4.4 文件的字符串操作,例9-11,将字符串Visual C+和Visual basic依次存入文件text中，然后将第一个字符串读出并显示出来。,#include,void main(),FILE *fp;,char string20;,fp=fopen(text,w+);,fputs(Visual C+n,fp);,fputs(Visual basicn,fp);,rewind(fp);,fgets(string,20,fp);,puts(string);,fclose(fp);,9.5 文件应用举例,文件复制,9.5.2 存储在文件中的学生成绩排序,9.5.1 文件复制,例9-12 设计一个程序，实现任意文本文件的复制。,问题分析与算法设计, 由于源文件是任意的，所以源文件名应通过键盘输入；同样，生成的目标文件名也应由键盘输入。, 源文件以只读方式翻开，目标文件以写方式翻开。, 从第一个字符开始，顺序逐字符读出源文件，每读出一个字符，立即写入目标文件中，使用feof()函数判断源文件的结束状态。,实现程序,#include,void main(),char ch,source20,target20;,FILE *fp_s,*fp_t;,printf(Enter the source filename: );,scanf(%s,source);,printf(Enter the target filename: );,scanf(%s,target);,if(fp_s=fopen(source,r)=NULL),printf(Cannot open source file.n);,exit(1);,if(fp_t=fopen(target,w)=NULL),printf(Cannot open target file.n);,exit(1);,while(!feof(fp_s),fputc(fgetc(fp_s),fp_t);,fclose(fp_s);,fclose(fp_t);,9.5.2 存储在文件中的学生成绩排序,例9-13 在例9-5中，我们建立了一个stu_list文件。编写程序，对该文件的内容按照学习成绩降序排序后显示出来。,问题分析与算法设计, 定义struct student_type类型的结构体数组stud。, 以只读方式翻开stu_list文件，将文件内容读出后存储到stud数组中。, 对stud数组按score成员进行降序排序。, 输出stud数组。,实现程序,实现程序,/* program e9-13.c */,#include,#define N 4,struct,student_type,char name10;,int,num;,int,score;,studN,temp,;,void main(), int i,j;,FILE *fp;,if(fp=fopen(stu_list,rb)=NULL), printf(Can not open file.n);,exit(1);,fread(stud,sizeof(struct student_type),N,fp);,for(i=1;iN;i+),for(j=0;jN-i;j+),if(studj.scorestudj+1.score), temp=studj;,studj=studj+1;,studj+1=temp;,for(i=0;iN;i+),printf(%-10s%4d%4dn,studi.name,studi.num,studi.score);,fclose(fp);,小 结,(1) 文件是计算机中的一个重要概念。C语言中的文件分为设备文件和磁盘文件两类，磁盘文件进一步分为ASCII码文件和二进制文件。翻开文件是使用文件的第一步操作，使用fopen()函数实现，关闭文件是使用文件的最后一步操作，使用fclose()函数实现。,(2) 任何翻开的文件都对应一个文件指针，文件指针的类型是FILE型，它是在stdio.h中预定义的一种结构体类型。文件指针和文件使用方式是文件操作的重要概念，任何一个文件被翻开时必须指明它的读写方式。,(3) 文件操作都是由函数实现的，fgetc()和fputc()函数用于文件的字符读写，fread()和fwrite()函数用于文件的数据块读写，fgets()和fputs()用于文件的字符串读写， fseek()和rewind()函数用于文件随机读写定位，feof()函数用于文件结束状态测试。,