c语言学习c语言课件第12章.ppt

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 1 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 1 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 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 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 n 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 时 表示程序正常退出 非 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 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 否则 返回值为非 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fputc fputc 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 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 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fgets C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 0 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 n exit 0 fgets str 11 fp printf n s n 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fputs C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 examples test txt while strlen gets str 0 若串长度为零 则结束 fputs str fp 写入串 fputs n 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 n for i 0 i 2 i scanf s s f f student name student num 续 printf outputfromfile n for i 0 i 2 i fread inputdata xiaowanj00187 598 4 xiaolij00299 589 6 outputfromfile xiaowanj00187 5098 40 xiaolij00299 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 n for i 0 i 2 i scanf s s f f student name student num 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 n while fscanf fp s s f f n student name student num 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 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 时 或后 当位移量 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 n 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