C語言程序設(shè)計教程課件：文件

文件8.1文件概述8.2文件的打開與關(guān)閉8.3文件的讀/寫本章小結(jié)

本章要點(diǎn)

本章主要介紹文件的概念及其相關(guān)操作等內(nèi)容，其中包括用文件指針進(jìn)行文件打開、關(guān)閉和讀寫操作等。通過本章學(xué)習(xí)，要求了解磁盤文件的概念和用途；掌握文件指針的概念和文件變量的定義方法；深刻理解文件的讀、寫等基本操作的實現(xiàn)；熟悉文件的打開、關(guān)閉、讀、寫等函數(shù)的調(diào)用形式；掌握文件操作在程序設(shè)計中的應(yīng)用方法。

8.1文件概述

8.1.1文件的概念所謂“文件”是指一組相關(guān)數(shù)據(jù)的有序集合。這個數(shù)據(jù)集有一個名稱，叫做文件名。在前面的章節(jié)中我們已經(jīng)多次使用了文件，例如源程序文件(.c)、目標(biāo)文件(.obj)、可執(zhí)行文件(.exe)等。它們通常駐留在外部介質(zhì)(如磁盤)上，在使用時才調(diào)入內(nèi)存。下面我們從不同的角度對文件做不同的分類。

1．從用戶使用的角度看

文件可分為普通文件和設(shè)備文件兩種。

普通文件是指駐留在磁盤或其他外部介質(zhì)上的一個有序數(shù)據(jù)集，可以是源文件、目標(biāo)文件、可執(zhí)行程序，也可以是一組待輸入處理的原始數(shù)據(jù)，或者是一組輸出的結(jié)果。對于源文件、目標(biāo)文件、可執(zhí)行程序，可以稱做程序文件；對于輸入輸出數(shù)據(jù)，可稱做數(shù)據(jù)文件。

設(shè)備文件是指與主機(jī)相連的各種外部設(shè)備，如顯示器、打印機(jī)、鍵盤等。在操作系統(tǒng)中，把外部設(shè)備也看做是一個文件來進(jìn)行管理，把它們的輸入和輸出等同于對磁盤文件的讀和寫。通常把顯示器定義為標(biāo)準(zhǔn)輸出文件，一般情況下在屏幕上顯示有關(guān)信息就是向標(biāo)準(zhǔn)輸出文件輸出，如前面經(jīng)常使用的printf()、putchar()函數(shù)就是這類輸出。鍵盤通常被指定為標(biāo)準(zhǔn)的輸入文件，從鍵盤上輸入就意味著從標(biāo)準(zhǔn)輸入文件上輸入數(shù)據(jù)，scanf()、getchar()函數(shù)就屬于這類輸入。C語言系統(tǒng)定義了5個標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備文件可供使用，如表8-1所示。

2．從文件編碼和數(shù)據(jù)的組織方式來看

文件可分為ASCII碼文件和二進(jìn)制碼文件。

ASCII文件也稱為文本文件，這種文件在磁盤中存放時每個字符占一個字節(jié)，每個字節(jié)中存放相應(yīng)字符的ASCII碼。內(nèi)存中的數(shù)據(jù)存儲時需要轉(zhuǎn)換為ASCII碼。

二進(jìn)制文件是按二進(jìn)制的編碼方式來存放文件的，內(nèi)存中的數(shù)據(jù)存儲時不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，存儲介質(zhì)上保存的數(shù)據(jù)采用與內(nèi)存數(shù)據(jù)一致的表示形式存儲。

例如，int型數(shù)據(jù)2008的存儲形式如表8-2所示。

8.1.2文件指針

在C語言程序中，無論是一般磁盤文件還是設(shè)備文件，都可以通過文件結(jié)構(gòu)類型的數(shù)據(jù)集合進(jìn)行輸入輸出操作。文件結(jié)構(gòu)是由系統(tǒng)定義的，取名為FILE。FILE結(jié)構(gòu)是用typedef語句定義出的一種類型，并且這個結(jié)構(gòu)實現(xiàn)已經(jīng)被定義在stdio.h頭文件中，使用文件程序都需要包含“#include<stdio.h>”。

C語言中，用一個指針變量指向一個文件，這個指針稱為文件指針。通過文件指針就可對它所指的文件進(jìn)行各種操作。定義說明文件指針的一般形式為：

FILE*指針變量標(biāo)識符

其中，F(xiàn)ILE必須大寫，它實際上是在stdio.h頭文件中系統(tǒng)定義的一個新數(shù)據(jù)類型，包含文件名、文件位置等信息，可理解為一個包括了文件管理有關(guān)信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在編寫程序時不必關(guān)心FILE具體結(jié)構(gòu)，但在打開文件時必須先定義一個文件指針。

例如：

FILE*fp;

其中，fp是指向FILE結(jié)構(gòu)的指針變量，習(xí)慣上稱為文件指針。

8.2文件的打開與關(guān)閉

任何一個文件在使用之前都要進(jìn)行打開操作，使用之后關(guān)閉操作，這是因為操作系統(tǒng)對于同時打開的文件數(shù)目是有限制的。DOS操作系統(tǒng)中，可以在DEVICE.SYS中定義允許同時打開的文件數(shù)n(用files=n定義)。其中n為可同時打開的文件數(shù)，一般n<=20。因此在使用文件前應(yīng)先打開文件，才可對其中的信息進(jìn)行存取。文件用完之后需要關(guān)閉，否則將會出現(xiàn)一些意想不到的錯誤。所以，在對磁盤文件進(jìn)行操作時，一定要養(yǎng)成“先打開，后讀寫操作，最后關(guān)閉”的習(xí)慣。

8.2.1文件的打開操作

C語言用fopen()函數(shù)來實現(xiàn)文件的打開。fopen()函數(shù)的調(diào)用方式一般為：

FILE*fp;

fp=fopen(文件名,文件使用方式);

fopen()函數(shù)中第一個形式參數(shù)可以包含路徑和文件名兩部分。

例如：

fp=fopen("c:\\tc\\in.txt","r");

第二個形式參數(shù)表示打開文件的方式。關(guān)于文件打開方式的基本字符，其含義如表8-3所示。

如果成功打開了一個文件，則fopen()函數(shù)返回文件指針，否則返回空指針(NULL)，由此可判斷文件打開是否成功。

例如：

if((fp=fopen("c:\\tc\\int.txt","r"))==NULL)

{printf("Cannotopenthisfile.\n");exit(0);}

如果屏幕上顯示“Cannotopenthisfile.”，則表明打開文件出錯。出錯的常見原因是：用“r”方式打開一個不存在的文件。exit函數(shù)的作用是關(guān)閉所有文件，終止正在調(diào)用的過程。待程序員檢查出錯誤，修改后再運(yùn)行。

說明：

(1)用“w”方式打開文件時，只能從內(nèi)存向該文件輸出(寫)數(shù)據(jù)，而不能從文件向內(nèi)存輸入數(shù)據(jù)。如果該文件原來不存在，則打開時按指定文件名建立一個新文件。如果原來的文件已經(jīng)存在，則打開時將文件刪空，然后重新建立一個新文件。

(2)用“a”方式打開文件時，向文件的尾部添加新數(shù)據(jù)，文件中原來的數(shù)據(jù)保留，但要求文件必須存在，否則會返回出錯信息。打開文件時，文件的位置指針在文件末尾。

(3)用“r+”、“w+”、“a+”方式打開文件時，既可以輸入也可以輸出，不過三種方式是有區(qū)別的：“r+”方式要求文件必須存在；“w+”方式要求建立新文件后進(jìn)行讀寫；“a+”方式要求保留文件原有的數(shù)據(jù)，進(jìn)行追加或讀操作。

(4)在用文本文件向計算機(jī)輸入時，應(yīng)將回車和換行兩個字符轉(zhuǎn)換為一個換行符；在輸出時，應(yīng)將換行符轉(zhuǎn)換為回車和換行兩個字符。在用二進(jìn)制文件時，不需進(jìn)行這種轉(zhuǎn)換，因為在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)形式與輸出到外部文件中的數(shù)據(jù)形式完全一致，一一對應(yīng)。

選擇好打開的方式，在對文件進(jìn)行操作時必須遵守打開方式的約定，否則會出錯。例如以“r”方式打開，卻要向文件中寫入數(shù)據(jù)，會導(dǎo)致程序出錯。另外要注意對原有文件的保護(hù)，如果原有數(shù)據(jù)需要保留，就不能用“w”或“w+”的方式打開，否則將丟失原有的數(shù)據(jù)。

8.2.2文件的關(guān)閉操作

文件在使用完后應(yīng)該及時關(guān)閉它，以防止再被誤用?！瓣P(guān)閉”就是釋放文件指針。釋放后的文件指針變量不再指向該文件，為自由的文件指針。這種方式可以避免文件中的數(shù)據(jù)丟失。釋放指針后不能再通過該指針對原對應(yīng)的文件進(jìn)行讀寫操作，除非再次用該指針變量打開該文件。

可用fclose()函數(shù)關(guān)閉文件。fclose()函數(shù)調(diào)用的一般形式為：

fclose(文件指針);

例如：

fclose(fp);

用fopen()函數(shù)打開文件時所帶回的指針賦給了fp，現(xiàn)把該文件關(guān)閉。如果文件關(guān)閉成功，則fclose()函數(shù)返回值為0；如果關(guān)閉出錯，則返回值為EOF(-1)。這可以用ferror()函數(shù)來測試，當(dāng)然也可以根據(jù)函數(shù)的返回值自己編程判斷文件是否關(guān)閉成功。

8.3文件的讀/寫

文件的讀和寫是最常用的文件操作，C語言提供了多種文件讀/寫函數(shù)：★文件字符讀/寫函數(shù)：fgetc()和fputc()；★文件字符串讀/寫函數(shù)：fgets()和fputs()；★文件格式化讀/寫函數(shù)：fscanf()和fprintf()。

8.3.1文件字符讀/寫

本節(jié)所講的文件讀寫函數(shù)均是指順序讀寫，即讀寫了一條信息后，文件內(nèi)部指針自動加1。

1．字符輸入函數(shù)fgetc()

fgetc()函數(shù)用來從指定文件讀入一個字符，該文件必須是以讀或讀寫方式打開的。

fgetc()函數(shù)的調(diào)用形式為：

字符變量=fgetc(文件指針);

例如，從fp指向的文件中讀取一個字符并賦給字符變量ch，則可寫成：ch=fgetc(fp)；

說明：

(1)?fgetc()為字符讀函數(shù)，因此之前必須以讀或讀寫方式打開文件。

(2)若在執(zhí)行fgetc()讀字符時遇到文件結(jié)束符或出錯，則函數(shù)返回一個文件結(jié)束標(biāo)志EOF(-1)。若形參fp為標(biāo)準(zhǔn)輸入文件指針stdin，則讀文件字符函數(shù)fgetc(stdin)與終端輸入函數(shù)getchar()具有完全相同的功能。

【例8-1】在屏幕上顯示文本文件readme.txt的內(nèi)容。

2．字符輸出函數(shù)fputc()

fputc()函數(shù)用來把一個字符寫入到磁盤文件中。其一般形式為：

fputc(字符變量,文件指針);

同樣，fputc(ch,stdout)的作用是將字符變量ch的值在顯示器上輸出，與函數(shù)putchar(ch)的功能完全相同。

【例8-2】從鍵盤上輸入一行字符，寫入“test.txt”文件中。

【例8-3】編程完成將文本文件readme.txt復(fù)制到result.txt中。

8.3.2文件字符串讀/寫

1．讀文件字符串函數(shù)fgets(?)

fgets()函數(shù)用來從指定文件讀入一個字符串，該文件必須是以讀或讀寫方式打開的。fgets()函數(shù)的調(diào)用形式為：

fgets(str,n,fp);

其功能為從fp指向的文件讀取至多n-1個字符(n用來指定字符數(shù))，并把它們放到字符數(shù)組str中。在讀入之后，自動向字符串未尾加上串結(jié)束標(biāo)志'\0'。如果讀成功，則返回str數(shù)組首地址；如果失敗，則返回一個空指針。

讀取操作遇到以下情況結(jié)束：

(1)已經(jīng)讀取了n-1個字符；

(2)在讀出n-1個字符之前，當(dāng)前讀取到的字符為回車符或者文件未尾。

2．寫文件字符串函數(shù)fputs(?)

fputs()函數(shù)用來把一個字符串寫入到磁盤文件上。其一般形式為：

fputs(str,fp);

其功能為把字符串str寫入到fp所指向的文件，但字符串結(jié)束符'\0'不寫入。

【例8-4】利用字符串讀寫函數(shù)編程實現(xiàn)例8-3的功能，即將readme.txt復(fù)制到result.txt中；同時，將readme.txt文件內(nèi)容顯示在屏幕上。

8.3.3文件格式化讀/寫

fscanf()函數(shù)、fprintf()函數(shù)與前面章節(jié)介紹的scanf()函數(shù)和printf()函數(shù)的功能相似，都是格式化讀寫函數(shù)。它們的區(qū)別是scanf()函數(shù)和printf()函數(shù)讀寫的對象是鍵盤和顯示器，而fprintf()函數(shù)和fscanf()函數(shù)讀寫的對象是磁盤文件。

1．格式化輸入函數(shù)fscanf(?)

fscanf()函數(shù)調(diào)用的格式為：

fscanf(fp,格式控制串,輸入列表);

其中，fp是指向要讀取文件的文件型指針，格式控制串、輸入列表同scanf()函數(shù)。

其功能是從fp指向的文件中，按格式控制串中的控制符讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)賦給輸入列表中對應(yīng)的變量。

例如：

fscanf(fp,"%d,%f",&a,&f);

該語句完成從指定的磁盤文件中讀取ASCII字符，并按"%d"和"%f"格式轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制形式的數(shù)據(jù)給變量a,f。

2．格式化輸出函數(shù)fprintf()

fprintf()函數(shù)調(diào)用的格式為：

fprintf(fp,格式控制串,輸出列表);

其中，fp是指向要寫入文件的文件型指針，格式控制串、輸出列表同printf()函數(shù)。其功能是將輸出列表中的各個變量或常量，依次按格式控制串中的控制符說明的格式寫入fp指向的文件中。

【例8-5】格式化函數(shù)示例。

【例8-6】從鍵盤輸入兩個學(xué)生的學(xué)號、姓名和成績數(shù)據(jù)，寫入一個文件中，再讀出這兩個學(xué)生的數(shù)據(jù)并顯示在屏幕上。

8.3.4其他相關(guān)函數(shù)

1．文件結(jié)束判斷函數(shù)feof(?)

feof()函數(shù)的調(diào)用格式為：

feof(文件指針)；

feof()函數(shù)檢測文件位置指針是否到達(dá)了文件結(jié)尾，若是，則返回一個非0值，否則返回0。這個函數(shù)對二進(jìn)制文件操作特別有用，因為在二進(jìn)制文件中，文件結(jié)尾標(biāo)志EOF也是一個合法的二進(jìn)制數(shù)，只通過簡單地檢查讀入字符的值來判斷文件是否結(jié)束是不行的，這樣可能會造成文件未結(jié)尾而被認(rèn)為結(jié)尾。所以，在此必須有feof()函數(shù)。

2．rewind()函數(shù)

rewind()函數(shù)的調(diào)用形式為：

rewind(文件指針);

其功能是使文件內(nèi)部的位置指針指到文件的開頭，此函數(shù)沒有返回值。

3．fseek()函數(shù)

fseek()函數(shù)的調(diào)用形式為：

fseek(fp,offset,fromwhere);

其中：

fp是文件指針。

offset為文件位置指針的位移量，指以起始位置為基準(zhǔn)值向前移動的字節(jié)數(shù)。它是一個長整型量，如果它的值為負(fù)數(shù)，則表示向后移，即向文件頭方向移動。

fromwhere表示文件位置指針起始計算位置。其位置可取3種值：文件首部、當(dāng)前位置和文件尾部，實際表示時分別對應(yīng)值0、1、2，或常量SEEK_SET、SEEK_CUR、SEEK_END。

4．ftell()函數(shù)

ftell()函數(shù)的作用是得到文件中位置指針的當(dāng)前位置。如果ftell()函數(shù)返回值為-1L，則表示出錯。例如：

if(ftell(fp)==-1L)

printf("error\n");

5．文件讀寫錯誤檢測函數(shù)ferror()

在調(diào)用各種輸入輸出函數(shù)如fputc()、fgetc()、fread()、fwrite