【计算机课件】第十七章文件处理

《程序设计》2007.9

第17章文件处理

A文件中的数据层次、

►文件和流

►顺序访问文件

►随机访问文件

►实例：事务处理程序

►对象的输入输出

►小结

程序设计-1

《程序设计》2007.9

文件

❖临时数据

»存储在变量利数组中的数据是临时的（内存）,

这些数据在程序运行结束后都会消失。，

♦文件

A目的：文件用来永久地保存大量的数据。

»存储：计算机把文件存储在二级存储设备

中（特别是磁盘存储设备）。

程序设计-2

《程序设计》2007.9

数据的层次

位(bit):

＞最小数据项：0和1

字符(character)/字节(byte)文件

＞字符：数字、字母和专门的符号

＞字节：由0、1组成的序列(常见的是8位/字节)

＞字符用字节表示

域(field)：

＞一组有意义的字符，例如姓名

记录(record)

＞一组相关的域

A

＞记录关键字(recordkey)：用于检索

文件(Ele)Judy域

＞一组相关的记录

数据库01001010字节(ASCII字符J)

▲

＞一组相关的文件

1位

程序设计-3

《程序设计》2007.9

举例

。域与记录：记录是由多个域构成。例如，在一张工资表中，为

某个特定雇员建立的一条记录可能是由如下域组成的：

1.雇员标识号\

2.名字\

3.地址

4.每小时工资等级

5.免税申请号\

6.年度收入

7.联邦税收额等等

文件：某个公司的工资表文件通常包含为每一个雇员建立的t4

录。较小公司的工资表文件可能只包含22条记录，而大型公司

的工资表文件可能要包含100000条记录。一个机构可能建立成

百上千个文件，而每一个文件又包含几百万甚至几十亿个字符

信息。

程序设计-4

《程序设计》2007.9

文件中记录的组织方式

❖文件中记录常见的两种组织方式

>顺序访问文件(sequentialaccessfile):

•按记录关键字字段的顺序存储记录余

•例：在工资表文件中，记录通常按

的顺序存储与访问。

>随机访问文件(randomaccessfile)

•按随机顺序访问存储记录的文件。

程序设计-5

《程序设计》2007.9

第17章文件处理

A文件中的数据层次、

O文件和流

►顺序访问文件

►随机访问文件I

A实例：事务处理程序I

►对象的输入输出|

►小结|■

程序设J-6

《程序设计》2007.9

文件和流

C++语言把每一个文件都看成一个字节

流(把文件看成n个字节)

＞每一个文件或者以文件结束符(end-of-file/EOF)结

束，或者在特定的字节号处结束。

＞当打开一个文件时，该文件就和某个流关联起来。

0__Z34J__789…n-1

...文件结束符

程序设计-7

《程序设计》2007.9

ifstream,fstream,ofstream

头文件<iostream>和<fstream>

ios

istreamostream

ifstreamiostreamofstream

fstream

程序设计-8

《程序设计》2007.9

第17章文件处理

►文件中的数据层次、

A文件和流

A顺序访问文件

►随机访问文件I

A实例：事务处理程序I

►对象的输入输出|.

►小结|1

程序设J-9

《程序设计》2007.9

建立顺序访问文件

❖C++把文件看作是无结构的字节流

❖记录的说法在C++文件中是不存在的。

程序员必须提供满足特定应用程序要求

的文件结构。

♦:♦问题：怎样给文件强加一个记录结构？

程序设计-10

Jkl《程序设计》2007.9

例子(Fig17_04)

#include<iostream>

#include<fstream>

#include<cstdlib>

usingnamespacestd;

intmain()

(

ofstreamoutClientFile(nclients.dat0,ios::out);

if(outClientFile){//overloaded!operator

cerr«”Filecouldnotbeopened0«endl;

exit(1);//incstdlib

}

程序设计-11

《程序设计》2007.9

例子(Fig17_04续)

cout«”Entertheaccount,name,andbalanceAn^

«“Enterend-of-filetoendinput.\n?

intaccount;

charname[30];

doublebalance;

while(cin»account»name»balance){

outClientFile«account«11«name

vv''vvbalance«endl;

cout«''?

return0;//ofstreamdestructorclosesfile

程序设计-12

《程序设计》2007.9

例子（续）

♦：♦输出结果：

Entertheaccount,name,andbalance.

Enterend-of-filetoendinput.

?100Jones24.98

?200Doe345.67

?300White0

?400Stone-42.16

?500Rich224.62

?Az

程序设计-13

豳输入流(cin)的流状态™

♦failbit

当流中发生格式错误时，设置failbit，但字符并末丢失。

cin.fail()判断流操作是否失败，这种错误通常可修复。

badbit

当发生导致数据丢失的错误时，设置badbit。dn.badO判

断流操作是否失败，这种严重错误通常不可修复。

eofbit

如果cin遇至！J了文件结束符，设置badbit。cin.eof()

判断eofbit是否被设置。

goodbit

如果eofbit、failbit或badbit都没有设置，则设置goodbit。

cin.good。判断goodbit是否被设置。

程序设计-14

《程序设计》2007.9

输入流（cin）的流状态

♦cin.rdstate（）返回流的错误状态。

0:没有错\

非0：有错\一

cin.clearO把一个流的状态恢复为“好”，从而可以

对该流继续执行I/O操作。

♦cin.ignore：在需要时跳过流中指定数量的字符（默认

个数是1）,或在遇到指定的分隔符（默认分隔符是EOF,

使得ignore在读文件的时候跳过文件末尾）时结束。

cin.ignore(10007\n,);

程序设计-15

intmain()

Fig15_22(P594)2007.9

cout«”Beforeabadinputoperation:11

«n\ncin.rdstate():“«cin.rdstate()

«n\ncin.eof():n«cin.eof()

«n\ncin.fail():"«cin.fail()

«n\ncin.bad():“«cin.bad()

«”\ncin.good():n«cin.good()

«H\n\nExpectsaninteger,butenteracharacter:n;

cin»x;

cout«n\nEnterabadinputoperation:11

«“\ncin.rdstate():n«cin.rdstate()

«n\ncin.eof():n«cin.eof()

«n\ncin.fail():''«cin.fail()

«n\ncin.bad():n«cin.bad()

«n\ncin.good()''«cin.good()«n\n\nn;

cin.clear();

cout«HAftercin.clear。"

«n\ncin.fail():n«cin.fail()

«“\ncin.good():H«cin.good()«endl;

return0;}计-16

constintMAXLEN=1000;

intget_NonNegtiveNumber()

(~获取一个非负整数

intnumber=-1;1如果输入的不是数字，提示重新输入；

do2如果输入的是浮点数，例如5.6,会获得

{一个整数5,同时清除输入缓存区，不影响

while(1)下次的cin操作

(

cin»number;

if(!cin)//没有获得一个int

(

number=-1;

cout«"Pleaseinputanon-negativeinteger(>=0)«endl;

break;

}

if(number>=0)break;

cout«"Pleaseinputanon-negativeinteger(>=0)«endl;

)

cin.clear();〃恢复输入状态信息

cin.ignore(MAXLEN,t\n,);〃清除输入缓存区

}while(number==-1);

returnnumber;

)

《程序设计》2007.9

例子（续）

❖ofstreamoutClientFile（"clients.dat",ios::out）;

已存在的文件用ios：：out打开时，文件中的所有数据均删除。如果指

定文件还不存在，则用该文件名生成这个文件。

文件打开方式说明

ios::app将所有输出写入文件末尾（不修改文件中现有的

数据）

ios::ate打开文件以便输出，并移到文件末尾

数据可以写入文件中的任何地方

ios::in打开文件以便输入

ios::out打开文件以便输出

ios::trunc删除文件现有内容（是ios::out的默认操作）

程序设计-18

《程序设计》2007.9

打开与关闭文件

*打开文件(三种方式)：

方式1:ofstreamoutClientFile("clients.datn,ios::out);

方式2:ofstreamoutClientFile(£clients.dat,5)；

方式3:ofstreamoutClientFile;

outClientFile.open("clients.dat”，ios::out)；

关闭文件(两种方式)：

方式1:main终止时，outClientFile的解析函数会关闭文件。

方式2:显式方式：outClientFile.close();

程序设计-19

《程序设计》2007.9

测试文件打开是否成功

♦用重载的ios运算符成员函数operator!确定打开操作是

否成功。如果open操作的流将failbit或badbit设置，则

这个条件返回非0值(true)。可能的错误是:

＞试图打开读取不存在的文件\

＞试图打开读取没有权限的文件

＞试图打开文件以便写入而磁盘空间不足。

程序设计-20

《程序设计》2007.9

测试文件结束符与不合法输入

♦另一人重载的ios运算符成员函数operatorvoid*将流

变成指针，使其测试为0（空指针）或非0（任何其他指针

值）。如果failbit或badbit（见第15章）对流进行设置，

则返回O（false）。

♦下列while首部的条件自动调用operatorvoid*成员函

数：

Line36:while（cin»account»name»balance）

只要cin的failbit和badbit都没有设置，则条件保持true。

输入文件结束符设置cin的failbitooperatorvoid*函数

可以侧试输入对象的文件结束符，而不必对输入对象

显同曲用eof成员函数。

程序设计-21

《程序设计》2007.9

读取顺序访问文件中的数据

❖读取文件(三种方式)

方式1:ifstreaminClientFile(uclients.datJ\ios::in);

方式2:ifstreaminClientFile(uclients.dat,J);

方式3:ifstreaminClientFile;

inClientFile.open(uclients.dat,J,ios::in)；

程序设计-22

驾《程序设计》2007.9

1例子(Fig17_07)

#include<iostreamo>

#include<fstream>

#include<iomanip>

#include<string>

#include<cstdlib>

voidoutputLine(int,conststring,double);

intmain()

(

//ifstreamconstructoropensthefile

ifstreaminClientFile(nclients.datu,ios::in);

if(inClientFile){

cerr«"Filecouldnotbeopened\nu;

exit(1);

)

程序设计-23

《程序设计》2007.9

■例子(续)

intaccountt;

charname[30];

doublebalance;

cout«left«setw(10)«''Account"«setw(13)

«“Name"«HBalance,,«endl«fixed«showpoint;

while(inClientFile»account»name»balance)

outputLine(account,name,balance);

return0;//ifstreamdestructorclosesthefile

)

voidoutputLine(intaccount,conststringname,doublebalance)

(

cout«left«setw(10)«account«setw(13)«name

«setw(7)«setprecision(2)«right«balance«endl;

}

程序设计-24

《程序设计》2007.9

例子（续）

输出结果：

AccountNam㊀Balance

100Jonas24.98

200D。㊀345.67

300Whit㊀0.00

400Stem㊀-42.16

500Rich224.62

程序设计-25

文件位置指针及其重新定检39

文件位置指针（,lepositionpointer）：用于指示读写操作所在的下一

个字节号；是个整砥（值，语定文件中离文件开头的相对位置（也称为

离文件开头的偏移量）。'

重新定位

>istream类的（long,参数2）：每个istream对象有个get指针，表示

文件中下一个输入相距的字节数。

seekg的第一个参数通常为long类型的整数;

第二个参数可以指定寻找方向：

•ios：：beg（默认）相对于流的开头定位

•ios：：curj目对手流当前位置定位

•ios：：end相对于流结尾定位。

>ostream类的（即“seekput"）：每个ostream对象有一个put指针,

表示文件中下一个输出相距的学节数。

例子：inclientFile.§eekg（0）;

将文件位置指针移蓟文徉开头（位置0）,连接inclientFile。

程序设计-26

文件位置指针的例子-9

。下面是一些get文件位置指针的例子：

//positiontothenthbyteofflleObject

//assumesios::beg

fileObject.seekg(n);

//positionnbytesforwardinflleObject

fileObject.seekg(n,ios::cur);

//positionybytesbackfromendofflleObject

fileObject.seekg(y,ios::end);

//positionatendofflleObject

fileObject.seekg(0,ios::end);

ostream成员函数seekp也可以进行类似的操作。

成员函数tellg和tellp分别返回get和put指针的当前位置

location=filObject.tellgO;

程序设计-27

更新顺序访问文件《程序设计》2007.9

♦：♦格式化和写入顺序访问文件的数据修改时会有破坏文件

中其他数据的危险

❖例如，如果要把名字“White”改为“Worthington”，

White的原来的记录是：300White0.00

修改后：300Worthington0.00

出现该问题的原因在于：在使用流插入运算符《和流读

取运算符＞＞的格式化输入，输出模型中，域的大小是不

定的，因而记录的大小也是不定的。

例如,7、14、-117、2047和27383都是int类型的值,虽然

它们的内部存储占用相同的字节数，因此，格式化输入，

输出模型通常不用来更新已有的记录。

程序设计-28

《程序设计》2007.9

更新顺序访问文件（续）

❖一种解决方法（但比较危险）：

1：将在300White0.00之前的记录复制到

一个新的文件中

2：然后写入新的记录并把300White0.00

之后的记录复制到新文件中。

程序设计-29

《程序设计》2007.9

第17章文件处理

►文件中的数据层出、

►文件和流

►顺序访问文件

A随机访问文件

►实例：事务处理程序|

►对象的输入输出|\

►小结|1

程序设计-30

《程序设计》2007.9

随机访问文件

♦顺序访问文件不适合快速访问应用程序，即要立即找

到特定记录的信息。\

*快速访问应用程序的例子有航空订票系统、银行系统、

第售网点系统、自动柜员机和其他要求快速处理特定

数据的事务处理系统(transactionprocessingsystem)o

银行要面对成千上万的客户，但自动柜员机能在瞬间

作出响应。这种快速访问应用程序是用随机访问文件

(randomaccessfile)实壬见的。

随机访问文件的各个记录可以直接快速访问，而不需

要进行搜索。

程序设计-31

《程序设计》2007.9

使用定长记录的随机访问文件

♦C++不提供文件结构。因此应用程序要自己生成随机

访问文件。虽然实现随机访问文件还有其他方法，但

是本课程的讨论只限于使用定长记录的这种简洁明了

的方法。

♦因为随机访问文件中的每一条记录都有相同的长度，

所以能够用记录关键字的函数计算出每一条记录相对

于文件起始点的位置。

将学到：怎样立即访问到文件甚至大型文件中指定的

＞可以在不破坏其他数据的情况下把数据插入到随机访问文件

中。

＞也能在不重写整个文件的情况下更新和删除以前存储的数据。

＞怎择建立随机访问文件、键入数据、顺序和随机地读取数据、

更新薮据和删除不再需要的数据。

程序设计-32

《程序设计》2007.9

整数写入文件(固定占4个字节)

♦outFile«number；

贝U对4字节整数占1〜11字节(10位数加"符号位)

改用：

outFile.(reinterpret_cast<constchar*>(&number),

sizeof(number));

>这种方法总是写入4字节(在4字节整数机器上)。\

>用reinterpret_castvconstchar*>强制类型转换运算符将number的地址

变为constchar*指针。\

>write的第二个参数是sizet类型的整数，指定写入的字节数

*istream函数可以将4个字节读回到整型变量number中。

*随机存取文件处理程序很少只把一个域写入文件中，通常会

一次写入一个结构或一个类对象。

程序设计-33

《程序设计》2007.9

例子

建立一个能够存储100个定长记录的借贷

处理系统：

1、每一条记录由账号（用作记录关键字卜，

姓、名和借贷金额组成。

2、程序要能够更新、插入和删除一条记

录以及能够以格式化文本形式列出所有

的记录。\

3、要求使用随机访问文件。■

程序设计-34

例子：顺序生成随机访问文侏一

(Fig17_10)

#ifndefCLIENTDATAH

#defineCLNTDATAH

classClientData{

public:

ClientData(int=O;string='"'double=0);

private:

intaccountNumber;

charlastName[15];

charfirstName[10];

floatbalance;

}；

#endif

程序设计-35

《程序设计》2007.9

例子：顺序生成随机访问文件（续）

intmain()

ofstreamoutCredit(ncredit.datn,ios::binary);

if(loutCredit){

cerr«”Filecouldnotbeopened."«endl;

exit(1);

}

clientDatablankClient;

for(inti=0;i<100;i++)

outCredit.write(

reinterpret_cast<constchar*>(&blankClient),

sizeof(clientData));

return0;

程序设计-36

例子：随机地写入随机访问蝴小

(Fig17_13)

intmain()

intaccountNumber;

charlastName[15];

charfirstName[10];

doublebalance;

ofstreamoutCredit(ncredit.datn,ios:in|ios::out:ios::binary);

if(!outCredit){

cerr«"Filecouldnotbeopened/1«endl;

exit(1);

cout«”Enteraccountnumber”

«n(lto100,0toendinput)\n?n;

clientDataclient;

cin»accountNumber;程序设计-37

子：随机地写入随机访问文件幺续黑9

f(Fig17_13)

while(accountNumber>0&accountNumber<=100){

cout«"Enterlastname,firstname,balance\n?

cin»setw(15)»lastName;

cin»setw(10)»firstName;

cin»balance;

client.setAccountNumber(accountNumber);

■■■

outCreditseekp((client.accountNumber-1)*sizeof(clientData));

outCredit.write(

reinterpret_cast<constchar*>(&client),sizeof(clientData));

cout«”Enteraccountnumber\n?”；

cin»accountNumber;

return0;

程序设计-38

《程序设计》2007.9

例子：随机地写入随机访问文件（续）

Enteraccountnumber(1to100,0toendinput)

?37

Enterlastname,firstname,balance

?BarkerDoug0.00

Enteraccountnumber

?29

Enterlastname,firstname,balance

?BarkerNancy-24.54

Enteraccountnumber

?96

Enterlastname,firstname,balance

?StoneSam34.98

Enteraccountnumber

?88

Enterlastname,firstname,balance

?SmithDave258.34

Enteraccountnumber

?33

Enterlastname,firstname,balance

?DunnStacey314.33

Enteraccountnumber

?0

程序设计-39

子：从随机访问文件中顺序地《数据2g9

(Fig17_14)

voidoutputLine(ostream<&,constclientData&);

intmain()

ifstreaminCredit(ncredit.dat);

if(!inCredit){

cerr«"Filecouldnotbeopened.0«endl;

exit(1);

cout«left«setw(10)«”Account"«setw(16)

«“LastName"«setw(11)«nfirstName"«left

«setw(10)«right〈〈''Balance''«endl;

程序设计-40

目例子：从随机访问文件中顺序地读取数据^续2r9

(Fig17_14)

clientDataclient;

inCredit.(reinterpret_cast<char*>(&client),sizeof(clientData));

while(inCredit&&!inCredit.eof())

(

if(client.getAccountNumber!=0)

outputLine(cout,client);

inCredit.read(reinterpret_cast<char*>(&client),

sizeof(clientData));

}

return0;

}

程序设计-41

《程序设计》2007.9

Hi

例子：从随机访问文件中顺序地读取数据（续）

输出结果:

AccountLastNameFirstNameBalance

29BrownNancy-24.54

33DunnStacey319.33

37BarkerDoug9.00

88SmithDave258.34

96StoneSam34.98

程序设计-42

《程序设计》2007.9

第14章文件处理

A文件中的数据层次、

A文件和流

A顺序访问文件

A随机访问文件I

A实例：事务处理程序|

►对象的输入输出|.

►小结|