第十章：文件

10.1-文件概述

文件

• 定义：指存储在外部介质（如此盘磁带）上数据的集合，是操作系统数据管理的单位（文件名）

• 程序文件：.c 、.obj 、.exe

• 数据文件：文件内容是供程序运行时读写的数据

• C语言中的文件

  • 为了简化操作，不同硬件设备被看作一个文件。对于这些文件的操作，等同于对磁盘上普通文件的操作。
  • 键盘：输入文件，scanf就是从这个文件获取数据
  • 显示器：输出文件，printf就是向这个文件输出

• C语言在 stdio.h 文件中定义了3个标准文件

• 文件的分类：根据数据的组织形式

  • ASCII文件（文本文件）：以字符形式存储数据文件

  • 二进制文件（映像文件）：以二进制形式存储数据的文件称为二进制文件，它是按照数据在内存中的存储形式原样存储数据的

    整数10000->'1' '0' '0' '0' '0'->00110001 00110000 00110000 00110000 00110000

    

• ASCII文件与二进制文件的区别

  • ASCII文件：便于字符进行逐个处理，也便于输出字符。但一般占存储空间较多，而且要花费转换时间
  • 二进制文件：可以节省外存空间和转换时间，但一个字符并不对应一个字符，不能直接输出字符形式。一般中间结果数据需要暂时保存在外存上，以后又需要输入内存的，常用二进制文件保存

流与缓冲

• 流：数据在数据源和程序（内存）之间传递的过程叫做流。

• 输入流：数据从数据源复制到程序（内存）的过程叫做输入流

• 输出流：从程序（内存）保存到文件的过程叫做输出流

• 打开文件就是打开了一个流

• 流的格式：文本流和二进制流

  • 文本流是一种字符序列，通常是一行行的字符，换行符表示一行的结束。

  • 二进制流是一种字节序列，它与外设中的字节序列是一一对应的。

• 说明：

  • C语言把文件看作是一个有序的字节流（字符流或二进制流）
  • C语言中，对数据的存取是以字节为单位

缓冲区

• 在向文件写数据时，是先将数据送到缓冲区，待缓冲区充满后才正式输出到文件。如果当数据未充满缓冲区而程序结束运行，就会出现将缓冲区中的数据丢失，或者损坏文件
• 用fclose()关闭文件，它先将缓冲区中的数据输出到磁盘文件，然后才释放文件指针变量，切断由fopen()所建立起来的文件指针与文件名之间的联系，供其它文件使用，并清除掉缓冲区残留的数据。

10.2-文件类型指针

• 对文件进行读写需要知道：文件名字、文件状态、当前位置、缓冲区等有关信息等

• 系统为每个正在使用的文件开辟一个相应的文件信息区，用来存放文件的有关信息。这些信息保存在有关结构类型的变量中。

• FILE是定义在头文件stdio.h中的文件结构体

• 在 stdio.h 文件中有以下的文件类型声明：

  typedef struct
  ｛ short level;   ／*缓冲区”满”或”空”的程度*／unsigned flags; ／*文件状态标志*／char fd;        ／*文件描述符*／unsigned char hold; ／*如无缓冲区不读取字符*／short bsize;       ／*缓冲区的大小*／unsigned char *buffer; /*数据缓冲区的位置*/unsigned char *curp; /*指针，当前的指向*/unsigned istemp; /*临时文件，指示器*/short token; /*用于有效性检查*/
  ｝FILE； 
  

• 文件结构类型在打开文件时由系统自动建立，当用户使用文件时不用重复定义

• 在C程序中，如果要对已经打开的文件进行操作，必须通过指向该文件结构的指针，所以需要定义文件类型指针变量。如：FILE *fp；

• fp是一个指向FILE类型结构体的指针变量。可以使fp指向某一个文件的结构体变量，从而通过该结构体变量中的文件信息能够访问该文件

• 所谓打开文件，指为文件建立相应的信息区（用来存放文件名、文件状态、当前读写位置等相关信息），和文件缓冲区（用来暂存输入输出的数据）

• 关闭文件撤销文件信息区和文件缓冲区，使指针变量不再指向该文件，也就无法进行文件的读写。

10.3-文件的打开与关闭

文件打开函数fopen()

• 调用方式：

  fopen(文件名，使用文件方式);FILE*fp; //定义一个指向文件的指针变量fp
  fp=fopen(″a1″,″r″);	//将fopen函数的返回值赋给指针变量fp
  

• 文件打开方式：

• 函数的功能及返回值

  • 功能：按指定的文件使用方式打开指定文件
  • 调用成功：返回打开文件的文件结构变量的地址
  • 不成功：返回NULL(0),即指定文件无法打开

   FILE *fp;fp = fopen( “c:\\data\\test.dat”,“rb”); //按二进制方式进行读操作if(fp==NULL){  printf("文件打开失败");exit(0); /*头文件：stdlib.h*/}
  

文件关闭函数fclose()

• 关闭文件：使文件的指针变量不再指向该文件

• fclose()原型：

  int fclose(FILE *fp);//*fp是指向被关闭文件的指针变量
  

• 返回值：

  • 调用成功，返回0
  • 不成功，返回EOF（-1）

10.4-文件的顺序读写

• 文件顺序读写指按数据先后次序进行读写，每读写一次后，文件指针自动指向下一读写位置。<stdio.h>

单个字符读写函数

fgetc()、fputc()

数据块读写函数（二进制方式）

fread()

• 用 fread() 函数从文件中读入一个数据块，以二进制形式读

• 定义形式：

  fread(buffer, size, count, fp);buffer:用来存放从文件读入的数据的存储区的起始地址
  size:要读写的字节数
  count:要读写多少个数据项(每个数据项长度位size)
  fp:FILE类型指针
  eg:
  float f[10];
  fread(f,4,10,fp);//从fp所指向的文件读入10个4个字节的数据，存储到数组f中
  

fwrite()

• 用 fwrite() 函数向文件写一个数据块，以二进制形式写

• 定义形式：

  fwrite(buffer, size, count, fp);buffer:是把此地址开始的存储区中的数据向文件输出
  

格式化读写函数

• fprintf和fscanf函数的读写对象不是终端而是文件

fprintf()

• 定义形式：

  fprintf(文件指针,格式化字符串，输出表列);fprintf(fp,"%d,%6.2f",i,f);//将int型变量i和float型变量f的值按%d和%6.2f的格式输出到fp指向的文件中
  

fscanf()

• 定义形式：

  fscanf(文件指针，格式化字符串，输入地址表列)；fscanf(fp,"%d,%f",&i,&f);//磁盘文件上如果有字符"3,4.5",则从中读取整数3送给整形变量i，读取实数4.5送给float型变量f
  

注意：用fprintf和fscanf函数对磁盘文件读写时要将ASCII码转换为二进制形式，在输出时又要将二进制形式转换成字符，花费时间比较多。因此，在内存与磁盘频繁交换数据的情况下，最好不用fprintf和fscanf函数，而用fread和fwrite函数。

字符串读写函数

fgets()

• 定义：

  fgets(str,n,fp);

• 功能：从fp指向的文件读入一个长度为（n-1）的字符串，存放在字符数组str中

• 返回值：读成功，返回地址str，失败则返回NULL

fputs()

• 定义：

  fputs(str, fp);
  

• 功能：把str所指向的字符串写到文件指针变量fp所指向的文件中

• 返回值：输出成功，返回0；失败则返回非0值

其他读写函数

putw()

• 原型：

int putw(int i,FILE *fp);

• 功能：将整型量i写入fp指向的文件
• 返回值：返回所写的值

getw()

• 原型

  int getw(FILE *fp);
  

• 功能：从流中取一整数，并适当增大文件的位置指示器（从磁盘读入一个整数到内存）。由于读取数值时可能会有数值等于EOF的数，必须使用feof( )、ferror( )确定是否读到文件结束标志或出现错误。

putw()、getw()并非ANSIC标准定义的函数，多数C编译都提供这两个函数，但函数名不同

10.4-文件的随机读写

• 随机读写：读写完上一个字符（字节）后，并不一定要读写其后续的字符，而可以读些文件中任意位置上所需要的字符。

• C语言提供了文件定位操作函数实现文件的随机读写。

rewind()

• 原型： rewind(文件指针)；
• 功能：使文件位置标记重新返回文件的开头，此函数无返回值

fseek()

• 原型：

  fseek(文件指针类型，位移量，起始点);起始点：用0、1、2代替，"0"代表"文件开始位置；"1"代表"当前位置"；"2"代表"文件末尾位置"
  位移量：指以起始点为基点，向前移动的字节数(长整型)eg:
  fseek (fp,100L,0);  //将文件位置标记向前移到离文件开头100个字节处
  fseek (fp,50L,1);   //将文件位置标记向前移到离当前位置50个字节处
  fseek (fp,-10L,2);  //将文件位置标记从文件末尾处向后退10个字节
  

• 函数功能：改变文件标记位置，一般用于二进制文件

ftell()–>取文件指针当前位置

• 原型：

  long ftell(FILE *fp);
  

• 功能：获取流式文件中的当前位置，用相对于文件开头位移量表示

• 返回值：文件位置指示器的位移量（）相当于文件头；错误时返回-1L

10.5-文件读写的出错检测

文件读写错误检测函数ferror()

• 原型：

  int ferror(FILE *fp);
  

• 调用形式：

  ferror(fp);if (!ferror(fp)){  printf("Error reading from my2.txt.\n");clearerr(fp);     }
  

• 功能：检测文件读写是否正确

• 返回值：返回0，表示未出错；返回非0，表示出错

• 注意：对同一文件，每次调用输入输出函数，都会产生一个新的ferror()函数值，所以，应当调用一个输入输出函数后立即检查该函数的值，否则就会丢失该信息值。在执行fopen函数时，ferror函数的初始值自动置为０

清楚文件错误标志函数 clearerr()

• 原型：

  void clearerr(FILE *fp);
  

• 功能：使文件错误标志和文件结束标志置0

• 调用形式：

  clearerr(fp);
  

• 在调用一个输入输出函数时若出错误，则错误标志一直保留，直到对同一文件调用clearerr( )或rewind( )或其他输入输出函数

文件删除函数 remove()

• 原型：

  int remove(char *fname);
  

• 功能：删除fname所指定的文件

• 若文件已打开，则必须将该文件关闭才能够删除，调用成功，返回0；否则返回-1，并置全局变量errno为ENOENT（无此文件或目录）或EACCES（无此权限）

10.6-补充函数

itos()

• 功能：用函数完成将一个整数转换成字符串(如483→”483”)

• 函数原型：

  void itos(int number, char *str);
  

stoi()

• 功能：用函数完成将一个字符串转换成整数(”483”→483)

• 函数原型：

  int stoi(char *str);