《C语言程序设计 》课件第10章

第10章文件10.1文件概述10.2文件处理10.3文件的顺序读写10.4文件的随机读写10.5文件检测函数本章小结

10.1文件概述

在以往的程序中，往往是从键盘输入数据，并将输出显示在计算机屏幕上。程序运行完毕后，所有数据都会消失。这样显然不满足一些实际需求。比如，在学生学籍管理系统中，需要将学生的相关信息以文件形式保存下来。本章介绍的C语言中文件的相关知识正是为了解决此类问题。所谓“文件”，是指存放在外部介质中的一组相关数据的有序集合。这个数据集合有一个名字，称为文件名。操作系统是以文件为单位对数据进行管理的。也就是说，如果想找存放在外部介质中的数据，就必须先按文件名找到所指定的文件，然后再从该文件中读取数据。若要在外部介质中存储数据，也必须先建立一个文件(以文件名为标识)，然后才能向它输出数据。实际上，前面各章中已经多次使用了文件，例如源程序文件、目标文件、可执行文件、库文件(头文件)等。在C语言中，文件是一串连续的字节，每个字节均能被单独读取。C语言程序对文件的处理是通过标准函数库中的文件操作函数实现的，使用这些函数，可以简单、高效、安全地访问外部数据。此外，C语言中所有的外部设备均被作为文件对待，这种文件称为设备文件。对外部设备的输入/输出处理就是读/写设备文件的过程。设备文件是指与主机相连的各种外部设备，如显示器、打印机、键盘等。在操作系统中，将外部设备作为一个文件来进行管理，它们的输入、输出等同于对磁盘文件的读和写。通常把显示器定义为标准输出文件。一般情况下，在屏幕上显示有关信息就是向标准输出文件输出数据，如前面经常使用的printf、putchar函数就属于这类输出。键盘通常被指定为标准输入文件。从键盘上输入就意味着从标准输入文件上输入数据，如scanf、getchar函数就属于这类输入。10.1.1文本文件与二进制文件

从文件编码的方式来看，文件可分为ASCII文件和二进制文件两种。

ASCII文件也称为文本文件，这种文件在磁盘中存放时每个字符对应一个字节，用于存放对应的ASCII码。

例如，数5678的存储形式为

ASCII码：00110101001101100011011100111000

↓↓↓↓

十进制码：5 678

共占用4个字节。

ASCII文件可在屏幕上按字符显示。例如，源程序文件就是ASCII文件，用DOS命令TYPE可显示文件的内容。由于ASCII文件是按字符显示的，因此能读懂文件内容。

二进制文件是按二进制的编码方式来存放文件的。例如，数5678的存储形式为

0001011000101110

只占两个字节。二进制文件虽然也可在屏幕上显示，但其内容无法读懂。C系统在处理这些文件时，并不区分类型，都看成是字符流，按字节进行处理。10.1.2文件缓冲区

文件缓冲区可以分为输出文件缓冲区和输入文件缓冲区。

在程序运行过程中，程序要将保存在内存中的数据写入磁盘，首先要建立一个“输出文件缓冲区”，这个缓冲区是连接计算机内存数据与外存文件的桥梁。当向文件输出数据时，准备输出的数据先送入文件缓冲区，等文件缓冲区数据装满后再一起送到文件中。这一过程称为“写文件”，是数据输出过程。与“写文件”过程相对的是要将保存在文件中的数据读入内存。首先要建立一个“输入文件缓冲区”，当从文件中输入数据时，也是把准备输入的数据先送入文件缓冲区，等文件缓冲区数据装满之后再整个送到程序数据区。这一过程称为“读文件”，是数据输入过程。

图10-1所示为使用缓冲区的文件读､写示意图，这种数据的读写方式提高了程序的执行效率。图10-1使用缓冲区的文件读、写示意图10.1.3文件的指针

在C语言中用一个指针变量指向一个文件，这个指针称为文件指针。通过文件指针可对它所指的文件进行各种操作。为了能正常使用文件，C语言系统要对打开的每一个文件从多方面进行跟踪管理，如文件缓冲区的大小、文件缓冲区的位置、文件缓冲区使用的程度、文件操作模式、文件内部读写位置等，这些信息被记录在“文件信息区”的结构体变量中，该变量的数据类型由C语言系统事先定义，固定包含在头文件“stdio.h”中，数据类型名为“FILE”。以下是TurboC2.0文件指针类型的定义：

typedefstruct

{

int level; /*缓冲区被占用的程度*/

unsigned flags; /*文件状态标记*/

char fd; /*文件描述符*/

unsignedchar hold; /*如无缓冲区，则不读取字符*/

short bsize; /*缓冲区大小*/

unsignedchar *buffer; /*文件缓冲区指针*/

unsignedchar *curp; /*文件定位指针*/

unsigned istemp; /*临时文件标识*/

short token; /*用于合法性检测*/

}FILE;这里，FILE就是所定义的文件指针类型的类型名。在定义中使用了“typedef”关键字，它的作用是把用struct定义的结构体类型命名为“FILE”。

在C语言中，要对已打开的文件进行操作，就要通过指向该文件结构体的指针，因此需要在程序中定义FILE类型的指针变量，并使其指向要操作的文件。

定义文件指针的一般形式为

FILE*指针变量标识符;

例如：

FILE*fp;

表示fp是指向FILE类型结构体的指针变量，通过fp即可找到存放某个文件信息的结构体变量，然后按结构体变量提供的信息找到该文件，实施对文件的操作。习惯上，把fp称为指向一个文件的指针。 10.2文件处理

10.2.1文件的打开

打开一个文件应使用fopen函数，其调用形式为

FILE*fp;

fp=fopen(文件名，使用文件方式);

例如：

FILE*fp;

fp=fopen(“a”，“r”);

其意义是在当前目录下打开文件a，只允许进行“读入”(r代表read，即读入)操作，fopen函数带回指向a文件的指针并赋给fp。

又如：

FILE*fphzk;

fphzk=fopen("c:\\hzk16"，"rb");其意义是打开C驱动器磁盘的根目录下的文件hzk16，这是一个二进制文件，只允许按二进制方式进行读操作。两个反斜线“\\”中的第一个表示转义字符，第二个表示根目录。

由以上两个例子可以看出，在打开一个文件时，通知编译系统以下3个信息：

①需要打开的文件名；

②文件使用方式；

③让哪一个指针变量指向被打开的文件。

文件使用方式共有12种，如表10-1所示。对于文件使用方式有以下几点说明：

(1)文件使用方式由r、w、a、t、b、+六个字符拼成，各字符的含义是：

r(read)：读；

w(write)：写；

a(append)：追加；

t(text)：文本文件，可省略不写；

b(banary)：二进制文件；

+：读和写。

(2)用 "r" 方式打开一个文件时，该文件必须已经存在，且只能从该文件读出数据。

(3)用 “w” 方式打开一个文件时，若打开的文件不存在，则以指定的文件名建立该文件；若打开的文件已经存在，则将该文件刷新。以该方式打开的文件只能写，不能读。

(4)若要向一个已存在的文件追加新的信息，只能用 “a” 方式打开文件，但此时该文件必须是存在的，否则将会出错。

(5)在打开一个文件时，如果出错，fopen函数将返回一个空指针值NULL。在程序中可以用这一信息来判别是否完成打开文件的工作，并作相应的处理。因此常用以下程序段打开文件：

if((fp=fopen(“c:\\hzk16”，“rb”))==NULL)

{

printf(“\nerroronopenc:\\hzk16file!”);

getch();

exit(1);

}这段程序的含义是，如果返回的指针为空，表示不能打开C盘根目录下的hzk16文件，则给出提示信息“erroronopenc:\\hzk16file!”。getch()的功能是从键盘输入一个字符，但不在屏幕上显示。在这里，该行的作用是等待，只有当用户从键盘敲任一键时，程序才继续执行，因此用户可利用这个等待时间阅读出错提示。敲键后执行exit(1)退出程序。

(6)把一个文本文件读入内存时，要将ASCII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ASCII码，因此文本文件的读写要花费较多的转换时间。二进制文件的读写不存在这种转换。

(7)标准输入文件(键盘)、标准输出文件(显示器)、标准出错输出(出错信息)是由系统打开的，可直接使用。10.2.2文件的关闭

文件一旦使用完毕，应用关闭文件函数把文件关闭，以避免文件的数据丢失。

用fclose函数关闭文件，其调用形式为

fclose(文件指针);

例如：

fclose(fp);

前面曾把用fopen函数打开文件时所带回的指针赋给了fp，现通过fp把该文件关闭，此后fp不再指向该文件。正常完成关闭文件操作后，fclose函数返回值为0。如返回非零值，则表示有错误发生。 10.3文件的顺序读写

10.3.1字符读写函数fgetc和fputc

1.读字符函数fgetc

fgetc函数的调用形式为

字符变量=fgetc(文件指针);

例如：

ch=fgetc(fp);其中：fp为文件指针变量；ch为字符变量。该语句表示从打开的文件fp中读取一个字符并送入ch中。在使用fgetc函数时，应注意以下几点：

(1)在fgetc函数调用中，读取的文件必须是以读或读写方式打开的。

(2)读取字符的结果可以不向字符变量赋值，例如：

fgetc(fp);

但是读出的字符不能保存。

(3)在文件内部有一个位置指针，用来指向文件的当前读写字节。在文件打开时，该指针总是指向文件的第一个字节。使用fgetc函数后，该位置指针将向后移动一个字节。因此可连续多次使用fgetc函数读取多个字符。注意文件指针和文件内部的位置指针是不一样的。文件指针是指向整个文件的，须在程序中定义说明，只要不重新赋值，文件指针的值是不变的。文件内部的位置指针用以指示文件内部的当前读写位置，每读写一次，该指针均向后移动，它不需在程序中定义说明，而是由系统自动设置的。

2.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，其调用形式为

fputc(字符量，文件指针);

其中，待写入的字符量可以是字符常量或变量。例如：

fputc('a'，fp);

其意义是把字符a写入fp所指向的文件中。对于fputc函数的使用也要说明几点：

(1)被写入的文件可以用写､读写､追加方式打开。用写或读写方式打开一个已存在的文件时，将清除原有的文件内容，写入字符从文件首开始。如需保留原有文件的内容，且希望写入的字符从文件末开始存放，则必须以追加方式打开文件。被写入的文件若不存在，则创建该文件。

(2)每写入一个字符，文件内部的位置指针向后移动一个字节。

(3)fputc函数有一个返回值，如写入成功则返回写入的字符，否则返回一个EOF。可用此来判断写入是否成功。

【例10.1】把从键盘输入的一个字符串写入磁盘文件example.txt中。

程序如下：

#include“stdio.h”

main()

{

charch;

FILE*fp;

fp=fopen(“example.txt”，“w”);

printf(“Enterastring:”);

while((ch=getchar())!=‘\n’)

fputc(ch，fp);

fclose(fp);

}本程序使用 "w" 方式打开example.txt文件，实际上就是创建example.txt文件。该文件的内容是键盘输入的内容。example.txt是一个文本文件，可以使用任何文本编辑程序阅读该文件。比如可以使用记事本程序打开example.txt文件查看它的内容。

【例10.2】把一个文本文件的内容复制到另一个文本文件中。

程序如下：

#include“stdio.h”

main()

{

charch，source[10]，target[10];

FILE*fp_s，*fp_t;

printf(“Enterthesourcefilename:”);

scanf(“%s”，source);

printf(“Enterthetargetfilename:”);

scanf("%s"，target);

if((fp_s=fopen(source，“r”))==NULL)

{

printf(“cannotopensourcefile.\n”);

exit(1);

}

if((fp_t=fopen(target，“w”))==NULL)

{

printf(“cannotopentargetfile.\n”);

exit(1);

}

while(!feof(fp_s))

fputc(fgetc(fp_s)，fp_t);

fclose(fp_s);

fclose(fp_t);

}程序运行结果：

Enterthesourcefilename:example.txt

Enterthetargetfilename:try.txt

其中：example.txt是要复制的源文件名，是已经存在的一个文本文件；try.txt是要形成的目标文件名。程序运行结束后，example.txt文件复制到try.txt文件中。10.3.2字符串读写函数fgets和fputs

1．字符串读函数fgets

fgets函数的功能是从指定的文件中读一个字符串到字符数组中，其调用形式为

fgets(字符数组名，n，文件指针);

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n - 1个字符。注意，应在读入的最后一个字符后加上串结束标志 '\0'。

例如：

fgets(str，n，fp);

其意义是从fp所指的文件中读出n-1个字符送入字符数组str中。

2．字符串写函数fputs

fputs函数的功能是向指定的文件写入一个字符串，其调用形式为

fputs(字符串，文件指针);

其中字符串可以是字符串常量，也可以是字符数组。

例如：

fputs("abcd"，fp);

其意义是把字符串 "abcd" 写入fp所指的文件之中。

【例10.3】将字符串 “VisualC++” 和 “Visualbasic” 依次存入文件text中，然后将第一个字符串读出并在屏幕上显示出来。

程序如下：

#include“stdio.h”

main()

{

FILE*fp;

charstring[20];

fp=fopen(“text”，“w+”);

fputs(“VisualC++\n”，fp);

fputs(“Visualbasic\n”，fp);

rewind(fp);

fgets(string，20，fp);

puts(string);

fclose(fp);

}

程序运行结果：

VisualC++10.3.3数据块读写函数fread和fwrite

读数据块函数fread调用的一般形式为

fread(buffer，size，count，fp);

写数据块函数fwrite调用的一般形式为

fwrite(buffer，size，count，fp);

其中：buffer是一个指针，在fread函数中表示存放输入数据的首地址，在fwrite函数中表示存放输出数据的首地址；size表示数据块的字节数；count表示要读写的数据块块数；fp表示文件指针。

例如：

fread(fa，4，5，fp);

其意义是从fp所指的文件中，每次读4个字节(一个实数)送入实数组fa中，连续读5次，即读5个实数到fa中。

【例10.4】将几个变量中所存放的数字写入一个文件中，然后再从文件中读出并在屏幕上显示出来。

程序如下：

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

voidmain()

{

FILE*fp;

charc=‘a’，c1;

inti=123，i1;

longl=2004184001L，l1;

doubled=4.5678，d1;

/*检查能否以读写方式打开或建立文本文件text1.txt*/

if((fp=fopen("test1.txt"，"wt+"))==NULL)

{

printf(“不能打开文件.\n”);

exit(1);

}

/*通过函数fwrite将几个变量所存放的数据写入文件*/

fwrite(&c，sizeof(char)，1，fp);

fwrite(&i，sizeof(int)，1，fp);

fwrite(&l，sizeof(long)，1，fp);

fwrite(&d，sizeof(double)，1，fp);

/*重新定位指针到文件首部*/

rewind(fp);

/*通过函数fread将数据读出文件*/

fread(&c1，sizeof(char)，1，fp);

fread(&i1，sizeof(int)，1，fp);

fread(&l1，sizeof(long)，1，fp);

fread(&d1，sizeof(double)，1，fp);

/*输出*/

printf"c1=%c\n"，c1);

printf("i1=%d\n"，i1);

printf("l1=%ld\n"，l1);

printf("d1=%f\n"，d1);

fclose(fp);

}

程序运行结果：

c1=a

i1=123

l1=2004184001

d1=4.567800

【例10.5】

将数组中所存放的字符写入一个文本文件中，然后再从文件中读出并在屏幕上显示出来。

程序如下：

#include<string.h>

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

intmain(void)

{

FILE*fp;

charmsg[]=“thisisatest”;

charbuf[20];

/*检查能否以读写方式打开或建立文本文件text2.txt*/

if((fp=fopen("test2.txt"，"wt+"))==NULL)

{

printf(“不能打开文件.\n”);

exit(1);

}

/*通过函数fwrite将几个变量所存放的数据写入文件*/

fwrite(msg，strlen(msg)+1，1，fp);

/*重新定位指针到文件首部*/

rewind(fp);

/*通过函数fread将数据读出文件*/

fread(buf，strlen(msg)+1，1，fp);

printf("%s\n"，buf);

fclose(fp);

return0;

}程序运行结果：

thisisatest

本例程序定义了一个字符数组msg，程序以读写方式打开文本文件test2.txt，将字符数组中所存放的字符写入该文件中，然后把文件内部的位置指针移到文件首，读出文件中的数据到字符数组buf中，并输出到屏幕上显示。

【例10.6】从键盘录入两个学生的数据，把这些数据保存到一个文件中，然后再从文件中读出并在屏幕上显示出来。

程序如下：

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

#include<conio.h>

structstu

{

charname[10];

intnum;

intage;

charaddr[15];

};

voidmain()

{

FILE*fp;

structstuboya[2]，boyb[2]，*pp，*qq;

charch;

inti;

/*pp指向boya，qq指向boyb*/

pp=boya;

qq=boyb;

/*以读写方式打开二进制文件“stu_list.dat”*/

if((fp=fopen(“stu_list.dat”，“wb+”))==NULL)

{

printf("不能打开文件，按任意键退出!\n");

getch();

exit(1);

}

/*输入两个学生的数据*/

printf("\ninputdata\n");

for(i=0;i<2;i++，pp++)

scanf("%s%d%d%s"，pp->name，&pp->num，&pp->age，pp->addr);

/*写数据到文件*/

pp=boya;

fwrite(pp，sizeof(structstu)，2，fp);

/*关闭文件，保证缓冲区的信息写入到文件中*/

fclose(fp);

/*再次以只读形式打开文件*/

if((fp=fopen(“stu_list.dat”，“rb”))==NULL)

{

printf(“不能打开文件，按任意键退出!\n”);

getch();

exit(1);

}

/*把文件内部的位置指针移到文件首，读出两个学生的数据后，在屏幕上显示*/

rewind(fp);

fread(qq，sizeof(structstu)，2，fp);

printf(“\n\nname\tnumberageaddr\n”);

for(i=0;i<2;i++，qq++)

{

printf(“%s\t%5d\t”，qq->name，qq->num);

printf(“%7d\t%s\n”，qq->age，qq->addr);

}fclose(fp);

}本例程序定义了一个结构体stu，说明了两个结构体数组boya和boyb以及两个结构体指针变量pp和qq。pp指向boya，qq指向boyb。程序以读写方式打开二进制文件“stu_list.dat”，输入两个学生的数据后，将其写入该文件中，然后把文件内部的位置指针移到文件首，读出两个学生的数据，并在屏幕上显示出来。10.3.4格式化读写函数fscanf和fprintf

fscanf函数和fprintf函数与前面使用的scanf函数和printf函数的功能相似，都是格式化读写函数。两者的区别在于fscanf函数和fprintf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分别为

fscanf(文件指针，格式字符串，输入表列);

fprintf(文件指针，格式字符串，输出表列);

例如：

fscanf(fp，"%d%s"，&i，s);

fprintf(fp，"%d%c"，j，ch);

【例10.7】

将文件data1.txt中的4行5列的二维数组数据写入内存，将数组元素逐个增1后写入文件data2.txt中。

程序如下：

#include<stdio.h>

main()

{

FILE*fp1，*fp2;

inti，j，a[4][5];

if((fp1=fopen(“F:\\data1.txt”，“r”))==NULL)

{

printf(“Can’topenfile1\n”);

return;

}

if((fp2=fopen(“F:\\data2.txt”，“w”))==NULL)

{

printf(“Can’topenfile2\n”);

return;

}

for(i=0;i<4;i++)

{

for(j=0;j<5;j++)

{

fscanf(fp1，“%d\t”，&a[i][j]);

a[i][j]+=1;

fprintf(fp2，“%d”，a[i][j]);

}

fprintf(fp2，“\n”);

}

fclose(fp1);

fclose(fp2);

}

【例10.8】

从一给定的文本文件test3.txt中读出数据，并将其存放到相应的变量中，且在屏幕上显示出来。设文本文件test3.txt中存放的内容为

HELLO!1234

若要将上述信息读出到变量中，则需在程序中定义一个字符数组和一个整型变量，然后用fscanf函数将文本文件test3.txt中的内容以 %s和 %d的格式读出，并分别存放到字符数组和整型变量中，最后将字符数组和变量中的内容在屏幕上显示出来。程序如下：

#include<stdlib.h>

#include<stdio.h>

#include<conio.h>

voidmain(void)

{

inti;

charstr[20];

FILE*fp;

/*检查能否以只读形式打开文件test3.txt，如果失败，则提前退出，结束程序*/

if((fp=fopen("test3.txt"，"rt"))==NULL)

{

printf(“不能打开文件，按任意键退出!\n”);

getch();

exit(1);

}

/*读数据到字符数组str和变量i中*/

fscanf(fp，“%s%d”，str，&i);

/*输出到屏幕*/

printf(“%s，%d”，str，i);

fclose(fp);

}

程序运行结果：

HELLO!，1234

【例10.9】从键盘录入两个学生的数据，把这些数据保存到一个文本文件中，再从该文本文件中读出并在屏幕上显示出来(用函数fscanf和fprintf实现)。

程序如下：

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

#include<conio.h>

structstu

{

charname[10];

intnum;

intage;

charaddr[15];

};

voidmain()

{

FILE*fp;

charch;

inti;

structstuboya[2]，boyb[2]，*pp，*qq;

/* pp指向boya，qq指向boyb */

pp=boya;

qq=boyb;

/*以读写方式打开二进制文件"stu_list.txt" */

if((fp=fopen("stu_list1.txt"，"w+"))==NULL)

{

printf("不能打开文件，按任意键退出!\n");

getch();

exit(1);

}

/*输入两个学生的数据*/

printf("\ninputdata\n");

for(i=0;i<2;i++，pp++)

scanf("%s%d%d%s"，pp->name，&pp->num，&pp->age，pp->addr);

/*将两个学生的数据输出到文件指针所指向的文件*/

pp=boya;

for(i=0;i<2;i++，pp++)

{

fprintf(fp，“%s%d%d%s\n”，pp->name，pp->num，pp->age，pp->addr);

/*关闭文件，保证缓冲区的信息写入到文件中*/

fclose(fp);

/*再次以只读形式打开文件*/

if((fp=fopen(“stu_list1.txt”，“r”))==NULL)

{

printf(“不能打开文件，按任意键退出!”);

getch();

exit(1);

}

/*把文件内部的位置指针移到文件首，读出两个学生的数据后，在屏幕上显示*/

rewind(fp);

for(i=0;i<2;i++，qq++)

{

fscanf(fp，“%s%d%d%s\n”，qq->name，&qq->num，&qq->age，qq->addr);

}

printf(“\n\nname\tnumberageaddr\n”);

qq=boyb;

for(i=0;i<2;i++，qq++)

{

printf("%s\t%5d%7d%s\n"，qq->name，qq->num，qq->age，qq->addr);

}fclose(fp);

}本程序中函数fscanf和fprintf每次只能读写一个结构体数组元素，因此，采用了循环语句来读写全部数组元素。还应注意，循环改变了指针变量pp和qq的值，因此，在程序中分别对它们重新赋予了数组的首地址。

关于fprintf函数，在使用时还应注意它向文件输出的是ASCII码。特别在输出数值时，要输出的是该数值的ASCII码，而不是数值本身。

10.4文件的随机读写

10.4.1文件定位

移动文件内部的位置指针的函数主要有两个，即rewind函数和fseek函数。

rewind函数的调用形式为

rewind(文件指针);

它的功能是把文件内部的位置指针移到文件首。

fseek函数用于改变文件的位置指针，其调用形式为

fseek(文件指针，位移量，起始点);其中：“文件指针”指向被移动的文件；“起始点”表示从何处开始计算位移量，规定的起始点有三种，即文件首、当前位置和文件末尾，ANSIC标准指定的起始点的表示符号如表10-2所示；“位移量”表示以“起始点”为基点移动的字节数，ANSIC和大多数C版本要求位移量是long型数据，以便在文件长度大于64 KB时不会出错。当用常量表示位移量时，要求加后缀“L”。例如：

fseek(fp，100L，0);

其意义是把位置指针移到离文件首100个字节处。

fseek函数一般用于二进制文件。在文本文件中由于要进行转换，故往往计算的位置会出现错误。10.4.2随机读写函数rewind和fseek