高級語言程序設計 課件 鄭巖 第9、10章 編譯預處理、文件

第9章編譯預處理9.1宏定義命令文件包含命令9.2條件編譯命令9.3本章內(nèi)容導讀本章主要介紹宏定義、文件包含和條件編譯三種編譯預處理命令。通過學習本章，讀者應掌握以下內(nèi)容：掌握宏定義及其使用方法；了解文件包含命令的格式和使用方法；了解條件編譯命令的各種格式和功能。編譯預處理是指對源程序進行編譯之前，先對源程序中的各種預處理命令進行處理；然后再將處理結果和源程序一起進行編譯，以獲得目標代碼。分類

無參數(shù)宏定義命令有參數(shù)宏定義命令功能

用于定義程序中的符號常量、類型別名、運算式代換和語句代換等。

優(yōu)勢

提高源程序的可維護性。

提高源程序的可移植性。減少源程序中重復書寫字符串的工作量。9.1宏定義命令格式

#define宏名字符序列其中“define”為宏定義命令；“宏名”是標識符的一種，通常用大寫字母表示，以便于與變量區(qū)別；“字符序列”可以是常數(shù)、表達式、格式串等。說明宏名一般用大寫字母，以便與變量區(qū)別。但這并非是規(guī)定。宏定義不是Ｃ語句，所以不能在行尾加分號。否則，宏展開時，會將分號作為字符串的1個字符，用于替換宏名。宏展開時，預處理程序僅按宏定義簡單替換宏名，而不作任何檢查。如果有錯誤，只能由編譯程序在編譯宏展開后的源程序時發(fā)現(xiàn)。宏定義命令#define出現(xiàn)在函數(shù)的外部，宏名的有效范圍是從定義命令之后，到本文件結束。通常，宏定義命令放在文件開頭處。進行宏定義時，可以引用已定義的宏名。對雙引號括起來的字符串內(nèi)的字符，即使與宏名同名，也不進行宏展開。例如#definePI3.141591、無參宏定義9.1宏定義命令說明在定義無參宏時，如果“字符序列”是一個常量，則相應的“宏名”就是一個符號常量。恰當命名的符號常量，除具有宏定義的上述優(yōu)點外，還能表達出它所代表常量的實際含義，從而增強程序的可讀性，例如：#defineEOF-1 /*文件尾*/#defineNULL0 /*空指針*/#defineMIN1 /*極小值*/#defineMAX31 /*極大值*/#defineSTEP2 /*步長*/提高源程序的可修改性，修改宏定義中的“字符序列”可以起到一改全改的作用。

1、無參宏定義9.1宏定義命令格式#define宏名(參數(shù)表)帶參數(shù)的字符序列調(diào)用和展開宏調(diào)用格式：宏名(實參表)宏展開：用宏調(diào)用提供的實參字符串，直接置換宏定義命令行中、相應形參字符串，非形參字符保持不變。說明定義有參宏時，宏名與左圓括號之間不能留有空格。否則，Ｃ編譯系統(tǒng)將空格以后的所有字符均作為替代字符串，而將該宏視為無參宏。有參宏的展開，只是將實參作為字符串，簡單地置換形參字符串，而不做任何語法檢查。在定義有參宏時，在所有形參外和整個字符串外，均加一對圓括號。2、有參宏定義9.1宏定義命令有參宏與有參函數(shù)的區(qū)別（1）調(diào)用有參函數(shù)時，先計算實參表達式的值，然后再傳給形參。而展開有參宏時，不計算實參表達式的值，只將實參簡單地替換形參。（2）有參函數(shù)中，實參和形參需要定義類型，且類型一致；而有參宏中，形參是沒有類型的，因此用于替換的實參，什么類型都可以。（3）無論調(diào)用多少次有參函數(shù)，都不會使目標程序變長，但每次調(diào)用都要占用系統(tǒng)時間進行調(diào)用現(xiàn)場的保護和恢復；而有參宏，由于宏展開是在編譯預處理時進行的，所以不占運行時間，但是每使用一次，都會使目標程序增大。（4）有參函數(shù)在程序運行時進行值的處理，需要分配臨時的內(nèi)存單元；而有參宏展開是編譯預處理時進行，展開時不分配內(nèi)存單元，不進行值的傳遞處理。宏定義中，對參數(shù)是否加括號是有區(qū)別的。#definePOWER(x)((x)*(x))若a=4,b=6，則POWER(a+b)=((4+6)*(4+6))=100#definePOWER(x)(x*x)若a=4,b=6，則POWER(a+b)=(4+6*4+6)=349.1宏定義命令定義一個源文件可以將另一個源文件的全部內(nèi)容包含進來。格式格式一：#include"文件名"

格式二：#include<文件名>注意：（1）一般被包含文件以.h為后綴。（2）一個#include命令只能指定一個被包含文件。

（3）若file1.c包含file2.h，而file2.h又包含file3.h，則可在file1.c中有兩個包含命令，且file3.h的包含命令行在file2.h的包含命令行之前。

方式一：file1.c中#include"file3.h"#include"file2.h"file2.h中可無#include"file3.h"方式二：file1.c中#include"file2.h"file2.h中#include"file3.h"

9.2文件包含命令區(qū)別使用雙引號：系統(tǒng)首先到當前目錄下查找被包含文件，如果沒找到，再到系統(tǒng)指定的“包含文件目錄”（由用戶在配置環(huán)境時設置）去查找，必要時在文件名前加上所在的路徑。使用尖括號：直接到系統(tǒng)指定的“包含文件目錄”去查找。一般情況下，如果包含C語言的標準頭文件，則使用這種格式。優(yōu)勢一個大程序，通常分為多個模塊，并由多個程序員分別編程。文件包含功能，可將多個模塊共用的數(shù)據(jù)（如符號常量和數(shù)據(jù)結構）或函數(shù)，集中到一個單獨的文件。凡是要使用其中數(shù)據(jù)或調(diào)用其中函數(shù)的程序員，只要使用文件包含功能，將所需文件包含進來即可，不必再重復定義。9.2文件包含命令說明編譯預處理時，預處理程序將查找指定的被包含文件，并將其復制到#include命令出現(xiàn)的位置上。常用在文件頭部的被包含文件，稱為“標題文件”或“頭部文件”，常以h（head）作為后綴，簡稱頭文件。在頭文件中，除可包含宏定義外，還可包含外部變量定義、結構類型定義等。一條包含命令，只能指定一個被包含文件。如果要包含n個文件，則要用n條包含命令。文件包含可以嵌套，即被包含文件中又包含另一個文件。9.2文件包含命令定義根據(jù)給定的條件決定是否對某些程序進行編譯。采用條件編譯時，可以減少目標程序的長度。格式一#ifdef

標識符程序段1[#else程序段2]#endif功能

當“標識符”已經(jīng)被#define命令定義，則編譯程序段1；否則編譯程序段2。其中[]中的內(nèi)容，即#else部分可以省略，即：#ifdef

標識符

程序段1#endif9.3條件編譯命令格式二#ifndef

標識符程序段1[#else程序段2]#endif功能

當“標識符”沒有被#define命令定義，則編譯程序段1；否則編譯程序段2。其中[]中的內(nèi)容，即#else部分可以省略。

格式與前面的#ifdef~#endif命令相同，功能恰好與之相反。9.3條件編譯命令格式三#if表達式程序段1[#else

程序段2]#endif功能

當表達式為“真”（非0）時，則編譯程序段1；否則編譯程序段2。其中，[]中的內(nèi)容，即#else部分可以省略。9.3條件編譯命令ThankYou!第10章文件10.1文件概述文件的打開和關閉函數(shù)10.2文件的讀/寫函數(shù)10.310.4文件的定位函數(shù)本章內(nèi)容導讀本章主要介紹與文件操作相關的一些庫函數(shù)，包括文件打開、關閉、字符讀/寫、字符串讀/寫、數(shù)據(jù)塊讀/寫、格式化讀/寫和定位函數(shù)及其使用方法等。通過學習本章，讀者應掌握以下內(nèi)容：掌握緩沖文件系統(tǒng)中有關文件操作的庫函數(shù)的使用方法；掌握對文件進行簡單處理。文件：存儲在外部介質上數(shù)據(jù)的集合，是操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理的單位。文件命名

為標識一個文件，文件都必須有文件名。

文件名結構盤符:路徑\文件主名[.擴展名]。

注意：文件主名和擴展名均由字母和數(shù)字等字符組成。

讀文件

將磁盤文件中的數(shù)據(jù)傳送到計算機內(nèi)存的操作。

寫文件

從計算機內(nèi)存向磁盤文件中傳送數(shù)據(jù)的操作。

10.1文件概述

文件分類按文件的邏輯結構劃分

記錄文件：由具有一定結構的記錄組成（定長和不定長）。

流式文件：由一個個字符（字節(jié)）數(shù)據(jù)順序組成。按文件的存儲介質劃分

普通文件：存儲介質（磁盤、磁帶等）文件。

設備文件：非存儲介質（鍵盤、顯示器、打印機等）文件。按文件的組織形式劃分

順序存取文件和隨機存取文件。按文件的內(nèi)容劃分

程序文件和數(shù)據(jù)文件，其中程序文件又可分為源文件、目標文件和可執(zhí)行文件。10.1文件概述文件分類按文件的存儲形式劃分ASCII文件（文本文件）：每一字節(jié)存儲一個字符，便于對字符逐個處理。但一般占用存儲空間較多，而且要花費轉換時間（二進制與ASCII碼之間的轉換）。二進制文件：數(shù)據(jù)按其在內(nèi)存中的存儲形式原樣存放。二進制文件是把內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，原樣輸出到磁盤文件中。可以節(jié)省存儲空間和轉換時間，但一個字節(jié)并不對應一個字符，不能直接輸出字符形式。文件存取方式順序存取：自上而下逐一地存取文件的內(nèi)容。保存數(shù)據(jù)時，將數(shù)據(jù)附加到文件的尾部，常用于文本文件。隨機存?。阂砸粋€完整的單位進行數(shù)據(jù)讀寫，常用于二進制文件。

10.1文件概述1、文件例inta=10000;0010011100010000內(nèi)存存儲形式0010011100010000二進制形式0011000100110000001100000011000000110000ASCII碼形式文本文件特點：存儲量大，轉換為二進制速度慢，直觀易記。二進制文件特點：存儲量小，無需轉換。但因1個字節(jié)不對應1個字符，故不能直接輸出其字符形式。

文件系統(tǒng)緩沖文件系統(tǒng)（標準I/O）：系統(tǒng)自動為正在使用的文件開辟內(nèi)存緩沖區(qū)。非緩沖文件系統(tǒng)（系統(tǒng)I/O）：由用戶在程序中為每個文件設定緩沖區(qū)。磁盤文件輸出文件緩沖區(qū)輸入文件緩沖區(qū)程序數(shù)據(jù)區(qū)a緩沖文件系統(tǒng)緩沖區(qū)指令區(qū)程序用戶數(shù)據(jù)區(qū)非緩沖文件系統(tǒng)注意：緩沖文件系統(tǒng)操作簡單，所以ANSIC僅采用緩沖文件系統(tǒng)處理文件。定義格式

FILE*文件型指針名1,*文件型指針名2,…；結構體FILE緩沖文件系統(tǒng)為每個正使用的文件在內(nèi)存開辟文件信息區(qū)。文件信息用系統(tǒng)定義的名為FILE的結構體描述。FILE定義在stdio.h中。typedef

struct/*文件類型聲明*/{shortlevel;/*緩沖區(qū)滿/空程度*/unsignedflags;/*文件狀態(tài)標志*/charfd;/*文件描述符*/unsignedcharhold;/*檢查緩沖區(qū)狀態(tài)，若無緩沖區(qū)不讀取字符*/shortbsize;/*緩沖區(qū)大小*/unsignedchar*buffer;/*數(shù)據(jù)傳送緩沖區(qū)位置*/unsignedchar*curp;/*當前讀寫位置*/unsignedistemp;/*臨時文件指示*/shorttoken;/*用作有效檢測*/}FILE;/*結構體類型名FILE*/10.1文件概述2、文件型指針用法文件打開時，系統(tǒng)自動建立文件類型，并返回指向它的指針，程序通過該指針獲得文件信息，以訪問文件。文件關閉時，文件類型被釋放。文件名文件使用方式文件類型指針C程序操作系統(tǒng)磁盤注意：結構體類型名FILE必須大寫。10.1文件概述2、文件型指針對文件進行操作之前，必須先打開該文件；使用結束后，應立即關閉，以免數(shù)據(jù)丟失。Ｃ語言規(guī)定了標準輸入/輸出函數(shù)庫，用fopen()函數(shù)打開一個文件，用fclose()函數(shù)關閉一個文件。為增強程序的可靠性，打開一個文件的常用方法：

if((fp=fopen("文件名","操作方式"))==NULL){

printf("cannotopenthisfile\n");exit(0);}

10.2文件的打開和關閉函數(shù)文件打開函數(shù)fopen()函數(shù)首部

FILE*fopen(char*filename,char*mode)功能：按mode指定的“使用方式”打開filename指定的“文件名”對應的文件，同時自動地為該文件分配一個內(nèi)存緩沖區(qū)。返回值：若打開文件正確，則返回一個指向“文件型”的指針，系統(tǒng)自動建立文件類型，并返回指向它的指針，程序通過該指針獲得文件信息，訪問文件并進行各種操作。若打開文件出錯，則返回值為“NULL”，其中NULL是在頭文件“stdio.h”中定義的符號常量，其值為0，含義是“空地址”。要打開的文件名使用文件方式例：文件打開與測試。

FILE*fp;if((fp=fopen("filename","rb+"))==NULL){printf("cannotopenthisfile\n");exit(0);}例FILE*fp;

fp=fopen("c:\test","rb+");

"r+/rb+"(讀寫)"a/ab"(追加)"w/wb"(只寫)"r/rb"(只讀)"w+/wb+"(讀寫)"a+/ab+"(讀寫)為輸入打開一個文本/二進制文件為輸出打開或建立一個文本/二進制文件為讀/寫打開一個文本/二進制文件為讀/寫建立一個文本/二進制文件為讀/寫打開或建立一個文本/二進制文件向文本/二進制文件尾追加數(shù)據(jù)文件使用方式含義程序開始運行時，系統(tǒng)自動打開和關閉的三個標準設備文件，并分別定義了相應的文件型指針。文件型指針名標準設備名稱標準設備文件名稱stdin標準輸入設備（鍵盤）標準輸入stdout標準輸出設備（顯示器）標準輸出stderr標準錯誤輸出設備（顯示器）標準錯誤輸出10.2文件的打開和關閉函數(shù)文件關閉函數(shù)fclose()函數(shù)首部：int

fclose(FILE*fp)功能：關閉fp所指向的文件，同時自動釋放分配給該文件的內(nèi)存緩沖區(qū)。返回值：若正確關閉指定的文件，則返回0；否則，返回非0。文件打開時返回的文件類型指針磁盤文件輸出文件緩沖區(qū)輸入文件緩沖區(qū)程序數(shù)據(jù)區(qū)a緩沖文件系統(tǒng)：fclose不關閉文件可能會丟失數(shù)據(jù)10.2文件的打開和關閉函數(shù)

符號常量EOF對文本文件執(zhí)行讀操作時，如果遇到文件尾，則返回一個文件結束標志EOF（其值在頭文件stdio.h中被定義為-1，含義是文件尾）；對二進制文件執(zhí)行讀操作時，必須使用庫函數(shù)feof()判斷是否遇到文件尾。

文件尾測試函數(shù)feof()函數(shù)首部

int

feof(FILE*fp)功能：判斷fp所指向的文件是否到達文件尾。同時適用于ASCII碼文件和二進制文件。例如：!feof(input))表示源文件（用于輸入）未結束，循環(huán)繼續(xù)。返回值：若遇到文件尾，則返回值非0；否則，返回值0。1、字符尾測試函數(shù)10.3文件的讀/寫函數(shù)寫字符函數(shù)fputc()函數(shù)首部int

fputc(charch,FILE*fp)功能：將ch中的字符寫入fp所指向文件的當前位置，同時將讀/寫位置指針后移1字節(jié)，即指向下一個讀/寫位置。返回值：若正確寫入字符，則返回剛寫入到文件的字符；否則，返回EOF。

讀字符函數(shù)fgetc()函數(shù)首部int

fgetc(FILE*fp)功能：從fp所指向文件的當前位置讀取一個字符，同時將讀/寫位置指針后移1字節(jié)，即指向下一個讀/寫位置。返回值：若正確讀取字符，則返回讀取的單個字符；否則，返回EOF。上述兩個函數(shù)主要用于文本文件，也可用于二進制文件。2、字符讀/寫函數(shù)10.3文件的讀/寫函數(shù)【例10-1】從鍵盤輸入一些字符，逐個把它們存到磁盤文件中，直到輸入#結束。#include<stdio.h>

intmain(void){charch,filename[20];FILE*fp;

scanf("%s",filename);if((fp=fopen(filename,"w"))==NULL){

printf("cannotopenthisfile\n");exit(0);}while((ch=getchar())!='#'){

fputc(ch,fp);

putchar(ch);}

fclose(fp);return0;}file1.txtComputerandC#computerandC讀字符串函數(shù)fgets()函數(shù)首部

char*fgets(char*str,int

length,FILE*fp)功能：從fp所指向文件的當前位置讀入一個字符串，即讀取length-1個字符，并在尾部自動補充一個字符串結束標志符'\0'，組成字符串后存入str所指定的內(nèi)存區(qū)，同時將讀寫位置指針后移實際讀出的字符個數(shù)字節(jié)。如果在讀取前n-1個字符中遇到文件尾EOF或回車，則讀取結束，并在讀取的字符后面補充一個字符串結束標志符'\0'組成字符串。返回值：若正確讀取字符串，則返回str對應的地址；否則，返NULL。3、字符串讀/寫函數(shù)10.3文件的讀/寫函數(shù)寫字符串函數(shù)fputs()函數(shù)首部int

fputs(char*str,FILE*fp)功能：把str所指向的一個字符串，舍去字符串結束標志符'\0'后寫入fp所指向文件的當前位置。同時將讀寫位置指針向后移動字符串長度的字節(jié)。返回值：若正確寫入字符串，則返回寫入文件的實際字符數(shù)；否則，返回EOF。注意：不同的C語言編譯系統(tǒng)的返回值可能不同。3、字符串讀/寫函數(shù)10.3文件的讀/寫函數(shù)

寫數(shù)據(jù)塊函數(shù)fwrite()函數(shù)首部

int

fwrite(void*buffer,int

size,int

count,FILE*fp)功能：將從buffer開始的count個數(shù)據(jù)（每個數(shù)據(jù)占用size個字節(jié)）一次性寫入fp所指向的文件。同時，將讀/寫位置指針向后移動size×count個字節(jié)。返回值：若正確寫入數(shù)據(jù)塊，則返回值是count；否則，返回0。說明buffer：指向要輸入/輸出數(shù)據(jù)存儲區(qū)的首地址的指針size:每個要寫入數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)count：要寫入的數(shù)據(jù)個數(shù)fp:要寫入的文件指針fread與fwrite

一般用于二進制文件的讀/寫。4、數(shù)據(jù)塊讀/寫函數(shù)10.3文件的讀/寫函數(shù)讀數(shù)據(jù)塊函數(shù)fread()函數(shù)首部

int

fread(void*buffer,int

size,int

count,FILE*fp)功能：從fp所指向文件的當前位置開始，一次性讀入count個數(shù)據(jù)（每個數(shù)據(jù)占用size個字節(jié)），并將讀入的數(shù)據(jù)存放到以buffer為首地址的內(nèi)存區(qū)；同時，將讀/寫位置指針向后移動size×count個字節(jié)。返回值：若正確讀取數(shù)據(jù)塊，則返回值是count；否則，返回0。說明buffer：指向要讀取數(shù)據(jù)存儲區(qū)的首地址的指針size:每個要讀取數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)count：要讀取的數(shù)據(jù)個數(shù)fp:要讀取的文件指針4、數(shù)據(jù)塊讀/寫函數(shù)10.3文件的讀/寫函數(shù)例floatf[2];FILE*fp;

fp=fopen("aa.dat","rb");

fread(f,4,2,fp);for(i=0;i<2;i++)

fread(&f[i],4,1,fp);例structstudent{intnum;charname[20];charsex;intage;floatscore[3];}stud[10];for(i=0;i<10;i++)

fread(&stud[i],sizeof(structstudent),1,fp);【例10-2】從鍵盤輸入4個學生數(shù)據(jù)，并將其轉存到磁盤文件中去。#include<stdio.h>#defineSIZE4struct

student_type{charname[10];

int

num;

intage;charaddr[15];}stud[SIZE];intmain(void){

inti;for(i=0;i<SIZE;i++)

scanf("%s%d%d%s",stud[i].name,&stud[i].num, &stud[i].age,stud[i].addr);

save();display();return0;}voidsave(){FILE*fp;

inti;if((fp=fopen("c:\stu_list","wb"))==NULL){printf("cannotopenfile\n");exit(0);}for(i=0;i<SIZE;i++)if(fwrite(&stud[i],sizeof(struct

student_type),1,fp)!=1)

printf("filewriteerror\n");

fclose(fp);}voiddisplay(){FILE*fp;

inti;if((fp=fopen("c:\stu_list","rb"))==NULL){printf("cannotopenfile\n"); exit(0);}for(i=0;i<SIZE;i++){fread(&stud[i],sizeof(struct

student_type),1,fp);

printf("%-10s%4d%4d%-15s\n",stud[i].name,stud[i].num,stud[i].age,stud[i].addr);}

fclose(fp);}zhang100119room-101fun100220room-102tan100321room-103ling100421room-1045、格式化讀/寫函數(shù)

格式化寫函數(shù)fprint()函數(shù)首部

int

fprintf(FILE*fp,char*format[,argument…])功能：將argument的值以format指定的格式寫入fp所指向的文件。返回值：若正確寫入數(shù)據(jù)，則返回實際輸出字符的個數(shù)；否則，返回值是負數(shù)。格式化讀函數(shù)fscanf()函數(shù)首部int

fscanf(FILE*fp,char*format[,argument…])功能：根據(jù)format指定的格式從fp所指向文件中讀入數(shù)據(jù)保存至argument所指向的內(nèi)存單元。返回值：若正確讀入數(shù)據(jù)，則返回值是已讀入的數(shù)據(jù)個數(shù)；否則，返回值是EOF。例fscanf(fp,"%d%f",&i,&f);

//若文件中有3,4.5,則將3送入i,4.5送入t

fprintf(fp,"%d,%f",i,t);

//將i和t按%d,%f格式輸出到fp文件10.3文件的讀/寫函數(shù)【例10-3】從鍵盤按格式輸入數(shù)據(jù)存到磁盤文件中去，并回顯到屏幕上。#include<stdio.h>intmain(void){chars[80],c[80];

int

a,b;FILE*fp;if((fp=fopen("test","w"))==NULL){puts("can'topenfile");exit();}

fscanf(stdin,"%s%d",s,&a);/*鍵盤輸入*/

fprintf(fp,"%s%d",s,a);/*寫入文件*/

fclose(fp);if((fp=fopen("test","r"))==NULL){puts("can'topenfile");exit();}

fscanf(fp,"%s%d",c,&b);/*從文件讀出*/

fprintf(stdout,"%s%d",c,b);/*屏幕顯示*/

fclose(fp);return0;}

與scanf()和printf()函數(shù)的功能相似，區(qū)別在于fscanf()和fprintf()函數(shù)的操作對象是指定文件，而scanf()和printf()函數(shù)的操作對象是標準輸入（stdin）輸出（stdout）文件。例如，inti=3;floatf=9.80;

fprintf(fp,"%2d,%6.2f",i,f);fprintf()