C语言程序设计文件与IO函数

1、 C语言本身不提供输入输出语句。它的输入输出由执行编译语言本身不提供输入输出语句。它的输入输出由执行编译系统提供的系统提供的I/O函数实现。过程如下：首先用户编写好的源程序函数实现。过程如下：首先用户编写好的源程序经编译后形成目标文件，再把此目标文件与与标准函数库中的经编译后形成目标文件，再把此目标文件与与标准函数库中的I/O函数连接形成可执行文件。采用此种输入输出功能与语言本函数连接形成可执行文件。采用此种输入输出功能与语言本身分离的方法，它的益处是增加了程序的可移植性。身分离的方法，它的益处是增加了程序的可移植性。 C语言中的文件具有广泛的含义：把所有外部设备语言中的文件具有广泛的含义：把

2、所有外部设备(包括磁盘、包括磁盘、显示器、键盘及打印机显示器、键盘及打印机)都作为文件。因此，在都作为文件。因此，在C语言中，语言中，I/O处处理就是文件处理。理就是文件处理。13.1 文件的基本概念文件的基本概念13.2 文件的打开与关闭函数文件的打开与关闭函数13.3 文件的一般读写文件的一般读写13.4 文件定位与随机读写文件定位与随机读写13.5 文件检测函数文件检测函数 通常的通常的“文件文件”概念是指一组相关数据的有序集合。例如，概念是指一组相关数据的有序集合。例如，程序文件是程序代码的集合，数据文件是数据的集合。每个文件程序文件是程序代码的集合，数据文件是数据的集合。每个文件都有

3、一个名称，叫做文件名。都有一个名称，叫做文件名。 文件通常是存储在外部介质文件通常是存储在外部介质(如磁盘等如磁盘等)上，这种文件就叫做上，这种文件就叫做“磁盘文件磁盘文件”。 磁盘文件的处理过程就是对文件的输入输出过程，也叫做磁盘文件的处理过程就是对文件的输入输出过程，也叫做“读写读写”。所谓。所谓“读文件读文件”就是把磁盘上文件的内容传输到内存就是把磁盘上文件的内容传输到内存的操作，的操作，“写文件写文件”就是把内存中的信息传输到磁盘上文件中的就是把内存中的信息传输到磁盘上文件中的操作。操作。 设备文件是指与主机相联的各种外部设备设备文件是指与主机相联的各种外部设备(如显示器、打印机、如显

4、示器、打印机、键盘等键盘等)，把外部设备也看作是一个文件来进行管理，把它们的输，把外部设备也看作是一个文件来进行管理，把它们的输入、输出等同于对磁盘文件的读和写。例如，把打印机作为入、输出等同于对磁盘文件的读和写。例如，把打印机作为PRN文件，则向打印机发送信息就等同于向文件，则向打印机发送信息就等同于向PRN文件输入信息。这种文件输入信息。这种外部设备与文件的统一，为程序设计提供了方便。外部设备与文件的统一，为程序设计提供了方便。 在表示外部设备的文件中，有三个特殊的、由系统分配和控在表示外部设备的文件中，有三个特殊的、由系统分配和控制的文件，称为制的文件，称为“标准设备文件标准设备文件”。

5、它们是：。它们是：lstdin：标准输入文件，通常为键盘；：标准输入文件，通常为键盘；lstdout：标准输出文件，通常为显示器；：标准输出文件，通常为显示器；lstderr：标准错误输出文件，通常为显示器；：标准错误输出文件，通常为显示器； 根据根据I/O操作方式的不同，可以把它分为以下两种：操作方式的不同，可以把它分为以下两种：l缓冲文件系统，也叫做格式化系统、正文系统或高级系统。它借缓冲文件系统，也叫做格式化系统、正文系统或高级系统。它借助文件控制对文件进行助文件控制对文件进行I/O处理；处理；l非缓冲文件系统，也叫做非格式化系统、二进制系统或低级系统。非缓冲文件系统，也叫做非格式化系统

6、、二进制系统或低级系统。它借助操作系统对文件进行它借助操作系统对文件进行I/O处理；处理； 本书主要讨论缓冲文件系统。本书主要讨论缓冲文件系统。 在缓冲系统中，文件处理主要使用文件控制结构。在缓冲系统中，文件处理主要使用文件控制结构。FILE是文是文件控制结构的类型名，它由系统在件控制结构的类型名，它由系统在stdio.h中定义。文件控制结构中定义。文件控制结构主要包括的信息为：文件名、文件当前的读写位置主要包括的信息为：文件名、文件当前的读写位置(文件位置指文件位置指针针)、文件当前位置到文件末尾之间的数据个数、用于该文件读写、文件当前位置到文件末尾之间的数据个数、用于该文件读写的内存缓冲区

7、位置、出错标记、该文件为第几个打开的文件等。的内存缓冲区位置、出错标记、该文件为第几个打开的文件等。 文件处理的过程通常为：打开文件文件处理的过程通常为：打开文件读写操作读写操作关闭文件。关闭文件。 打开文件时，由系统在内存中自动建立该文件的控制结构。打开文件时，由系统在内存中自动建立该文件的控制结构。关闭文件时，文件控制被释放。关闭文件时，文件控制被释放。 在语言中用一个指针变量指向一个文件，在语言中用一个指针变量指向一个文件， 这个指针称为文这个指针称为文件指针。通过文件指针就可对它所指的文件进行各种操作。定义件指针。通过文件指针就可对它所指的文件进行各种操作。定义说明文件指针的一般形式为

8、：说明文件指针的一般形式为： 文件指针指向文件控制结构的地址，它是在打开文件时由打文件指针指向文件控制结构的地址，它是在打开文件时由打开函数开函数fopne()提供的。通过文件指针，可找存放某个文件信息的提供的。通过文件指针，可找存放某个文件信息的结构变量，然后按结构变量提供的信息找到该文件，实施对文件结构变量，然后按结构变量提供的信息找到该文件，实施对文件的操作。的操作。 如上所说，在使用文件之前必须打开文件。打开文件应使用如上所说，在使用文件之前必须打开文件。打开文件应使用fopen函数。其调用的一般形式为：函数。其调用的一般形式为： 其中，其中，“文件指针名文件指针名”必须是被说明为必须

9、是被说明为FILE类型的指针变类型的指针变量，量，“文件名文件名”是被打开文件的名字。是被打开文件的名字。“使用文件方式使用文件方式”是指文是指文件的类型和操作要求。件的类型和操作要求。“文件名文件名”是字符串常量或字符串数组。是字符串常量或字符串数组。 fopen()函数按照函数按照“使用文件方式使用文件方式”所指定的操作方式，打开所指定的操作方式，打开“文件名文件名”所指定的文件。若文件打开成功，则建立该文件的文所指定的文件。若文件打开成功，则建立该文件的文件控制结构，然后把它的地址作为函数的返回值。当打开文件失件控制结构，然后把它的地址作为函数的返回值。当打开文件失败时，返回值为败时，返

10、回值为NULL(零零)。在程序中必须使用指针变量来接受。在程序中必须使用指针变量来接受本函数的返回值本函数的返回值 例如：例如： 其意义是在当前目录下打开名字为其意义是在当前目录下打开名字为a的文件，只允许进行的文件，只允许进行“读读”操作，并使操作，并使fp指向该文件。又如：指向该文件。又如： 其意义是打开其意义是打开C驱动器磁盘的根目录下的文件驱动器磁盘的根目录下的文件readme。两个。两个反斜线反斜线“”中的第一个表示转义字符，第二个表示根目录。中的第一个表示转义字符，第二个表示根目录。 对于文件使用方式有以下几点说明：对于文件使用方式有以下几点说明： 1). 文件使用方式字符的意义文

11、件使用方式字符的意义 由由r,w,a,t,b，+六个字符组成，各字符的含义如下：六个字符组成，各字符的含义如下： 2). 用用“r”方式只能打开已经存在的文件方式只能打开已经存在的文件 打开一个文件时，该文件必须已经存在，且只能从该文件读打开一个文件时，该文件必须已经存在，且只能从该文件读出。此方式打开的文件只能用来向计算机输入数据，而不能从计出。此方式打开的文件只能用来向计算机输入数据，而不能从计算机得到数据。算机得到数据。 3). 用用“w”方式写入时应注意的事项方式写入时应注意的事项 用用“w”方式写入时，只能向该文件写入。若打开的文件不存方式写入时，只能向该文件写入。若打开的文件不存在

12、，则以指定的文件名建立该文件；若打开的文件已经存在，则在，则以指定的文件名建立该文件；若打开的文件已经存在，则先将该文件原来的内容删除，然后重建一个新文件。先将该文件原来的内容删除，然后重建一个新文件。 4). 附加时应注意的事项附加时应注意的事项 若要不破坏一个已存在的文件现有的信息，又要增加新的信若要不破坏一个已存在的文件现有的信息，又要增加新的信息，可以用息，可以用“a”方式附加。但此时该文件必须是存在的，否则将方式附加。但此时该文件必须是存在的，否则将会出错。用此方式打开文件时，位置指针在文件末尾。会出错。用此方式打开文件时，位置指针在文件末尾。 5). 打开文件是否成功打开文件是否成

13、功 在打开一个文件时，如果出错，在打开一个文件时，如果出错，fopen将返回一个空指针值将返回一个空指针值NULL。 在程序中可以用这一信息来判别打开文件是否成功。常用以下程在程序中可以用这一信息来判别打开文件是否成功。常用以下程序：序： 这段程序的意义是，如果返回的指针为空，表示不能打开文件，这段程序的意义是，如果返回的指针为空，表示不能打开文件，此时，给出提示信息此时，给出提示信息“file cant opened!”。程序中。程序中getch()的作用的作用等待输入一个字符等待输入一个字符(但不在屏幕上显示但不在屏幕上显示)。在这里起等待作用，用。在这里起等待作用，用户可利用这个时间阅读

14、出错提示。当用户从键盘敲任一键后，程户可利用这个时间阅读出错提示。当用户从键盘敲任一键后，程序继续，执行序继续，执行exit(1)来退出程序。来退出程序。 6). 文件进制的转换文件进制的转换 把一个文本文件读入内存时，要将把一个文本文件读入内存时，要将ASCII码转换成二进制码，码转换成二进制码，而把文件以文本方式写入磁盘时，也要把二进制码转换成而把文件以文本方式写入磁盘时，也要把二进制码转换成ASCII码，因此文本文件的读写要花费较多的转换时间。对二进制文件码，因此文本文件的读写要花费较多的转换时间。对二进制文件的读写不存在这种转换。的读写不存在这种转换。 7). 标准标准I/O 标准输入

15、文件标准输入文件(键盘键盘)，标准输出文件，标准输出文件(显示器显示器)，标准出错输出，标准出错输出(出错信息出错信息)是由系统打开的，无需用户处理，可直接使用。是由系统打开的，无需用户处理，可直接使用。 文件使用完毕后必须关闭，以避免数据丢失。关闭文件使用文件使用完毕后必须关闭，以避免数据丢失。关闭文件使用函数函数fcolse()。fclose函数调用的一般形式是：函数调用的一般形式是： 例如：例如： 正常完成关闭文件操作时，正常完成关闭文件操作时，fclose函数返回值为函数返回值为0。如返回非。如返回非零值则表示有错误发生。可以使用零值则表示有错误发生。可以使用ferror函数来测试它，

16、后面会函数来测试它，后面会详细讲述其使用方法。详细讲述其使用方法。 关闭文件就是使文件指针变量不再指向该文件，通俗地说，关闭文件就是使文件指针变量不再指向该文件，通俗地说，就是让文件指针与文件就是让文件指针与文件“脱钩脱钩”。当然，文件关闭后就不能再用。当然，文件关闭后就不能再用文件指针变量对文件进行读写操作了。要再进行读写操作，就应文件指针变量对文件进行读写操作了。要再进行读写操作，就应再次打开它。再次打开它。 当文件使用完毕后，及时关闭文件是一个优秀程序员必须养当文件使用完毕后，及时关闭文件是一个优秀程序员必须养成的良好习惯。它不仅可以释放内存，而更重要地是，保证了文成的良好习惯。它不仅可

17、以释放内存，而更重要地是，保证了文件中数据的安全。件中数据的安全。 字符读写函数是以字符字符读写函数是以字符(字节字节)为单位的读写函数。每次可从为单位的读写函数。每次可从文件读出或向文件写入一个字符。文件读出或向文件写入一个字符。1 读字符函数读字符函数fgetc fgetc函数的功能是从指定的文件中读一个字符，这个文件函数的功能是从指定的文件中读一个字符，这个文件必须已经以可读方式打开函数调用的形式为：必须已经以可读方式打开函数调用的形式为： 例如：例如： 则从打开的文件则从打开的文件fp中读取一个字符并送入中读取一个字符并送入ch中。如果在读操中。如果在读操作中遇到文件结束符，则返回文件

18、结束标记作中遇到文件结束符，则返回文件结束标记EOF。EOF的值为的值为-1。 【例【例13-1】(见课本）见课本） 对于文本文件而言，对于文本文件而言，ASCII码不可能是码不可能是-1。但是，对于二进。但是，对于二进制文件而言，数据可能是制文件而言，数据可能是-1。若还使用上述方法判断文件的结束，。若还使用上述方法判断文件的结束，则可能会出现则可能会出现“假结束假结束”。为此，应采用。为此，应采用feof()函数。函数。feof()可以可以用来测试文件是否结束。若结束，则返回值为用来测试文件是否结束。若结束，则返回值为1(逻辑真逻辑真)，否则为，否则为0(逻辑假逻辑假)。 这种方法也可用于

19、文本文件，具有更广泛的适用性。则上一这种方法也可用于文本文件，具有更广泛的适用性。则上一例子可以改为：例子可以改为： 【例【例13-2】(见课本）见课本） 【例【例13-3】(见课本）见课本）2 写字符函数写字符函数fputc fputc函数的功能是把一个字符写入指定的文件中，函数调用函数的功能是把一个字符写入指定的文件中，函数调用的一般形式为：的一般形式为： 其中，待写入的字符量可以是字符常量或变量。其中，待写入的字符量可以是字符常量或变量。fp是文件指是文件指针变量，它从针变量，它从fopen()函数得到返回值。函数得到返回值。 如果输出成功，则本函数返回的值就是输出的字符；如果输如果输出

20、成功，则本函数返回的值就是输出的字符；如果输出不成功，则返回出不成功，则返回EOF。 例如：例如： 其作用是把字符其作用是把字符a写入写入fp所指向的文件中。所指向的文件中。 对于对于fputc函数的使用要注意以下几点：函数的使用要注意以下几点：l被写入的文件可以用、写、读写，追加方式打开，但应注意它们被写入的文件可以用、写、读写，追加方式打开，但应注意它们的区别；的区别；l每写入一个字符，文件内部位置指针自动向后移动一个字节；每写入一个字符，文件内部位置指针自动向后移动一个字节； 【例【例13-4】(见课本）见课本） 【例【例13-5】(见课本）见课本）1.3 fputc和和fgetc与与p

21、utc和和getc的关系的关系 在在stdio.h文件中，定义了如下宏名：文件中，定义了如下宏名： 因此，使用因此，使用等价。在编程中可等价。在编程中可以不加区别地使用。以不加区别地使用。1 字符串读函数字符串读函数fgets fgets函数也可以从指定的文件中读一个字符串到字符数组中。函数也可以从指定的文件中读一个字符串到字符数组中。调用的形式为：调用的形式为： 其中的其中的n是一个正整数。表示从文件中读出的字符串不超过是一个正整数。表示从文件中读出的字符串不超过n-1个字符。在读入的最后一个字符后加上串结束标志个字符。在读入的最后一个字符后加上串结束标志0。 【例【例13-6】(见课本）见

22、课本） 使用使用fgets函数时函数时,应注意：应注意：l在读出在读出n-1个字符之前，如遇到了换行符或个字符之前，如遇到了换行符或EOF，则读出结束；，则读出结束；lfgets函数也有返回值，其返回值是字符数组的首地址；函数也有返回值，其返回值是字符数组的首地址；2 写字符串函数写字符串函数fputs fputs函数的功能是向指定的文件写入一个字符串，其调用形函数的功能是向指定的文件写入一个字符串，其调用形式为：式为： 其中字符串可以是字符串常量，也可以是字符数组名，或指其中字符串可以是字符串常量，也可以是字符数组名，或指针变量，例如：针变量，例如： 把字符串把字符串“abcd”写入写入fp

23、所指的文件之中。所指的文件之中。 【例【例13-7】(见课本）见课本） 如果要读写更多的数据，则应使用数据块读写函数。它可读如果要读写更多的数据，则应使用数据块读写函数。它可读写一组数据写一组数据(一个数组元素、一个结构变量的值等一个数组元素、一个结构变量的值等)。读数据块函。读数据块函数调用的一般形式为：数调用的一般形式为： 写数据块函数调用的一般形式为：写数据块函数调用的一般形式为： 其中各项的意义为：其中各项的意义为： buffer：是一个指针，在：是一个指针，在fread函数中，它表示存放输入数据函数中，它表示存放输入数据的首地址。在的首地址。在fwrite函数中，它表示存放输出数据的

24、首地址。函数中，它表示存放输出数据的首地址。 size：要读写数据块的字节数。：要读写数据块的字节数。 count：要读写的数据块块数。：要读写的数据块块数。 fp：文件指针。：文件指针。 如果文件以二进制形式打开，用如果文件以二进制形式打开，用fread()和和fwrite()可以读写任可以读写任何类型的信息。何类型的信息。 【例【例13-8】(见课本）见课本） 格式化读写函数为格式化读写函数为fscanf()和和fprintf()。它们与以前讲述的。它们与以前讲述的scanf和和printf函数的功能相似，都是格式化读写函数。区别在于：函数的功能相似，都是格式化读写函数。区别在于：fsca

25、nf函数和函数和fprintf函数的读写对象不是键盘和显示器，而是磁盘函数的读写对象不是键盘和显示器，而是磁盘文件。这两个函数的调用格式为：文件。这两个函数的调用格式为： 使用使用fscanf()和和fprintf()对文件进行读写，用法简便。但是，对文件进行读写，用法简便。但是，在输入时要把在输入时要把ASCII码转换为二进制码，输出时又要转换回来，码转换为二进制码，输出时又要转换回来，占用时间较多，效率不高。在大量、频繁与磁盘交换数据时，不占用时间较多，效率不高。在大量、频繁与磁盘交换数据时，不宜使用。宜使用。 上述文件读写方式都是顺序读写，即读写文件只能从头开始、上述文件读写方式都是顺序

26、读写，即读写文件只能从头开始、依次读写各个数据。但在实际问题中常要求只读写文件中某一指依次读写各个数据。但在实际问题中常要求只读写文件中某一指定的部分，这就要进行随机读写。随机读写的关键是移动文件内定的部分，这就要进行随机读写。随机读写的关键是移动文件内部的位置指针。这也就是文件定位。要实现文件定位，应使用指部的位置指针。这也就是文件定位。要实现文件定位，应使用指针移动函数。移动文件内部位置指针的函数主要有两个，即针移动函数。移动文件内部位置指针的函数主要有两个，即rewind函数和函数和fseek函数。函数。 rewind函数的功能是把文件内部的位置指针移到文件开头。函数的功能是把文件内部的

27、位置指针移到文件开头。其调用形式为：其调用形式为： 此函数没有返回值。此函数没有返回值。 【例【例13-9】(见课本）见课本） fseek函数用来移动文件内部位置指针，其调用形式为：函数用来移动文件内部位置指针，其调用形式为： 其中：其中： 文件指针：指向被移动的文件。文件指针：指向被移动的文件。 位移量：表示移动的字节数，位移量应是位移量：表示移动的字节数，位移量应是long型数据，以便型数据，以便在文件长度大于在文件长度大于64KB时不会出错。当用常量表示位移量时，要时不会出错。当用常量表示位移量时，要求加后缀求加后缀“L”。 起始点：表示从何种位置开始移动，规定的起始位置为文件起始点：表示从何种位置开始移动，规定的起始位