譚浩強(qiáng)C語言PPT(11).ppt

1、C語言程序設(shè)計,第12章 文 件,電子郵箱：,主講：張馳 淮安信息學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與工程系,第12章 文 件,12.1 C文件概述,文件（file）是程序設(shè)計中一個重要的概念。 “文件”一般指存儲在外部介質(zhì)上數(shù)據(jù)的集合。 C語言把文件看作是一個字符（字節(jié)）的序列，即由一個一個字符（字節(jié)）的數(shù)據(jù)順序組成。根據(jù)數(shù)據(jù)的組織形式，可分為ASCII文件和二進(jìn)制文件。 ASCII文件又稱文本（text）文件，它的每一個字節(jié)放一個ASCII代碼，代表一個字符；二進(jìn)制文件是把內(nèi)存中的數(shù)據(jù)按其在內(nèi)存中的存儲形式原樣輸出到磁盤上存放。 例如：如果有一個整數(shù)10000，在內(nèi)存中占2個字節(jié)，如果按ASCII碼形式輸出，

2、則占5個字節(jié)，而按二進(jìn)制形式輸出，在磁盤上只占2個字節(jié)，見圖所示。 （int占2個字節(jié)、10000有5個符號，用ASCII碼表示要用5個字節(jié)）,用ASCII碼形式輸出與字符一一對應(yīng)，一個字節(jié)代表一個字符，因而便于對字符進(jìn)行逐個處理，也便于輸出字符。但一般占存儲空間較多，而且要花費轉(zhuǎn)換時間（二進(jìn)制形式與ASCII碼間的轉(zhuǎn)換）。 用二進(jìn)制形式輸出數(shù)值，可以節(jié)省外存空間和轉(zhuǎn)換時間，但一個字節(jié)并不對應(yīng)一個字符，不能直接輸出字符形式。一般中間結(jié)果數(shù)據(jù)需要暫時保存在外存上以后又需要輸入到內(nèi)存的，常用二進(jìn)制文件保存。,一個C文件是一個字節(jié)流或二進(jìn)制流，它把數(shù)據(jù)看作是一連串的字符（字節(jié)），而不考慮記錄的界限。

3、換句話說，C語言中文件并不是由記錄（record）組成的。在C語言中對文件的存取是以字符（字節(jié)）為單位的，輸入輸出的數(shù)據(jù)流的開始和結(jié)束僅受程序控制而不受物理符號（如回車換行符）控制，我們把這種文件稱為流式文件。 C語言允許對文件存取一個字符，這就增加了處理的靈活性。,在過去使用的C版本（如UNIX系統(tǒng)下使用的C）有兩種對文件的處理方法：一種叫“緩沖文件系統(tǒng)”，一種叫“非緩沖文件系統(tǒng)”。 “緩沖文件系統(tǒng)”是指系統(tǒng)自動地在內(nèi)存區(qū)為每一個正在使用的文件名開辟一個緩沖區(qū)。從內(nèi)存向磁盤輸出數(shù)據(jù)必須先送到內(nèi)存中的緩沖區(qū)，裝滿緩沖區(qū)后才一起送到磁盤去。如果從磁盤向內(nèi)存讀入數(shù)據(jù)，則一次從磁盤文件將一批數(shù)據(jù)輸入

4、到內(nèi)存緩沖區(qū)（充滿緩沖區(qū)），然后再從緩沖區(qū)逐個地將數(shù)據(jù)送到程序數(shù)據(jù)區(qū)（給程序變量）。緩沖區(qū)的大小由各個具體的C版本確定，一般為512字節(jié)。 “非緩沖文件系統(tǒng)”是指系統(tǒng)不自動開辟確定大小的緩沖區(qū)，而由程序為每個文件設(shè)定緩沖區(qū)。,12.2 文件類型指針,在UNIX系統(tǒng)下，用緩沖文件系統(tǒng)來處理文本文件，用非緩沖文件系統(tǒng)處理二進(jìn)制文件。用緩沖文件系統(tǒng)進(jìn)行的輸入輸出又稱為高級（或高層）磁盤輸入輸出（高層I/O），用非緩沖文件系統(tǒng)進(jìn)行的輸入輸出又稱為低級（低層）輸入輸出系統(tǒng)。 ANSI C標(biāo)準(zhǔn)決定不采用非緩沖文件系統(tǒng)，而只采用緩沖文件系統(tǒng)。即既用緩沖文件系統(tǒng)處理文本文件，也用它來處理二進(jìn)制文件。也就是將緩

5、沖文件系統(tǒng)擴(kuò)充為可以處理二進(jìn)制文件。 在C語言中，沒有輸入輸出語句，對文件的讀寫都是用庫函數(shù)來實現(xiàn)的。ANSI規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出函數(shù)，用它們對文件進(jìn)行讀寫。,文件指針：每個被使用的文件都在內(nèi)存中開辟一個區(qū)，用來存放文件的有關(guān)信息（如文件的名字、文件狀態(tài)及文件當(dāng)前位置等）。這些信息是保存在一個結(jié)構(gòu)體變量中的。該結(jié)構(gòu)體類型是由系統(tǒng)定義的，取名為FILE。,Turbo C在stdio.h文件中有以下的文件類型聲明： typedefstruct short level; /*緩沖區(qū)“滿”或“空”的程度*/ unsigned flags; /*文件狀態(tài)標(biāo)志*/ char fd; /*文件描述符*/ un

6、signed char hold; /*如無緩沖區(qū)不讀取字符*/ short bsize; /*緩沖區(qū)的大小*/ unsigned char *buffer; /*數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的位置*/ unsigned char *curp; /*指針，當(dāng)前的指向*/ unsigned istemp; /*臨時文件，指示器*/ short token; /*用于有效性檢查*/ FILE; /*文件類型*/,有了結(jié)構(gòu)體FILE類型之后，可以用它來定義若干個FILE類型的變量，以便存放若干個文件的信息。,例如：可以定義以下FILE類型的數(shù)組。 FILEf5; /*定義結(jié)構(gòu)體數(shù)組f，用來存放5個文件的信息*/ 例如

7、：可以定義文件型指針變量。 FILE*fp;,通過文件指針變量能夠找到與它相關(guān)的文件。,12.3 文件的打開與關(guān)閉,對文件讀寫之前應(yīng)該“打開”該文件，在使用結(jié)束之后應(yīng)“關(guān)閉”該文件。,12.3.1 文件的打開（fopen函數(shù)） fopen函數(shù)的調(diào)用方式通常為： FILE*fp; fp=fopen（文件名，使用文件方式）； 例如：FILE *fp; fp=fopen(a1，r); /*雙引號*/ fopen函數(shù)帶回指向a1文件的指針并賦給fp，這樣fp就和文件a1相聯(lián)系了?；蛘哒f，fp指向a1文件。 可以看出，在打開一個文件時，通知給編譯系統(tǒng)以下3個信息： 需要打開的文件名。 使用文件的方式。（

8、見下表） 讓哪一個指針變量指向被打開的文件。,說明： 如果不能實現(xiàn)“打開”的任務(wù)，fopen函數(shù)將會帶回一個出錯信息。 此時fopen函數(shù)帶回一個空指針值NULL （NULL在stdio.h文件中已被定義為0） 常用下面的方法打開一個文件： if(fp=fopen(file1“,r)=NULL) printf(cannot open this filen); exit(0); /* 關(guān)閉所有文件，終止正在調(diào)用的過程*/ 在程序開始運行時，系統(tǒng)自動打開3個標(biāo)準(zhǔn)文件：標(biāo)準(zhǔn)輸入、標(biāo)準(zhǔn)輸出、標(biāo)準(zhǔn)出錯輸出。通常這3個文件都與終端相聯(lián)系。以前我們所用到的從終端輸入或輸出都不需要打開終端文件。系統(tǒng)自動定義了

9、3個文件指針stdin、stdout和stderr，分別指向終端輸入、終端輸出和標(biāo)準(zhǔn)出錯輸出（也從終端輸出）。若程序中指定要從stdin所指的文件輸入數(shù)據(jù)，就是指從終端鍵盤輸入數(shù)據(jù)。,12.3.2 文件的關(guān)閉(fclose函數(shù)) 在使用完一個文件后應(yīng)該關(guān)閉它，以防止它再被誤用。 “關(guān)閉”就是使文件指針變量不指向該文件，也就是文件指針變量與文件“脫鉤”，此后不能再通過該指針對原來與其相聯(lián)系的文件進(jìn)行讀寫操作。除非再次打開，使該指針變量重新指向該文件。 fclose函數(shù)調(diào)用的一般形式為： fclose(文件指針); 例如： fclose(fp); 應(yīng)該養(yǎng)成在程序終止之前關(guān)閉所有文件的習(xí)慣，如果不關(guān)

10、閉文件將會丟失數(shù)據(jù)。因為，在向文件寫數(shù)據(jù)時，是先將數(shù)據(jù)輸?shù)骄彌_區(qū)，待緩沖區(qū)充滿后才正式輸出給文件。如果當(dāng)數(shù)據(jù)未充滿緩沖區(qū)而程序結(jié)束運行，就會將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)丟失。用fclose函數(shù)關(guān)閉文件，可以避免這個問題，它先把緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)輸出到磁盤文件，然后才釋放文件指針變量。 fclose函數(shù)也帶回一個值，當(dāng)順利地執(zhí)行了關(guān)閉操作，則返回值為0;否則返回EOF(-1)?？梢杂胒error函數(shù)來測試。,12.4 文件的讀寫 文件打開之后，就可以對它進(jìn)行讀寫了。,12.4.1fputc函數(shù)和fgetc函數(shù) (putc函數(shù)和getc函數(shù)) 1fputc函數(shù)：把一個字符寫到磁盤文件上去。 其一般調(diào)用形式為： f

11、putc(ch,fp); 其中：ch是要輸出的字符，可以是一個字符常量，也可以是一個字符變量； fp是文件指針變量。 fputc(ch,fp)函數(shù)的作用是將字符(ch的值)輸出到fp所指向的文件中去。 fputc函數(shù)也帶回一個值：如果輸出成功則返回值就是輸出的字符;如果輸出失敗，則返回一個EOF(-1)。EOF是在stdio.h文件中定義的符號常量，值為-1。 putchar是從fputc函數(shù)派生出來的。putchar(c)是stdio.h文件中定義的宏： #defineputchar(c)fputc(c,stdout) stdout是系統(tǒng)定義的文件指針變量，它與終端輸出相連。fputc(c,

12、stdout)的作用是將c的值輸出到終端。用宏putchar(c)比寫fputc(c,stdout)簡單一些，從用戶的角度，可以把putchar(c)看作函數(shù)而不必嚴(yán)格地稱它為宏。,2. fgetc函數(shù)：從指定的文件讀入一個字符。 fgetc函數(shù)的調(diào)用形式為： ch=fgetc(fp); 其中：fp為文件型指針變量，ch為字符變量。 fgetc函數(shù)帶回一個字符，賦給ch。 如果在執(zhí)行fgetc函數(shù)讀字符時遇到文件結(jié)束符，函數(shù)返回一個文件結(jié)束標(biāo)志EOF(-1)。 如果想從一個磁盤文件順序讀入字符并在屏幕上顯示出來，可以： ch=fgetc(fp); while(ch!=EOF) putchar(

13、ch); ch=fgetc(fp); ,注意： EOF不是可輸出字符，因此不能在屏幕上顯示。由于字符的ASCII碼不可能出現(xiàn)-1，因此EOF定義為-1是合適的。當(dāng)讀入的字符值等于-1(即EOF)時，表示讀入的已不是正常的字符而是文件結(jié)束符（但以上只適用于讀文本文件的情況） 現(xiàn)在ANSI C已允許用緩沖文件系統(tǒng)處理二進(jìn)制文件，而讀入某一個字節(jié)中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的值有可能是-1，而這又恰好是EOF的值。這就出現(xiàn)了需要讀入有用數(shù)據(jù)而卻被處理為“文件結(jié)束”的情況。為了解決這個問題，ANSI C提供一個feof函數(shù)來判斷文件是否真的結(jié)束。 feof(fp)用來測試fp所指向的文件當(dāng)前狀態(tài)是否“文件結(jié)束”。如

14、果是文件結(jié)束，函數(shù)feof(fp)的值為1(真)，否則為0(假)。 如果想順序讀入一個二進(jìn)制文件中的數(shù)據(jù)，可以用 while(!feof(fp) c=fgetc(fp); 這種方法也適用于文本文件。,為了書寫方便，系統(tǒng)把fputc和fgetc定義為宏名putc和getc #define putc(ch,fp) fputc(ch,fp) #define getc(fp) fgetc(fp) 這是在stdio.h中定義的。用putc和fputc，用getc和fgetc是一樣的。,12.4.2 fread函數(shù)和fwrite函數(shù) （一般是二進(jìn)制文件，打開任何類型的數(shù)據(jù)） 用來讀寫一個數(shù)據(jù)塊。,它們的一

15、般調(diào)用形式為： fread(buffer,size,count,fp); fwrite(buffer,size,count,fp); 其中：buffer是一個指針（地址）。 對fread來說，它是讀入數(shù)據(jù)的存放地址（起始地址）。 對fwrite來說，是要輸出數(shù)據(jù)的起始地址。 size：要讀寫的字節(jié)數(shù)。 count：要進(jìn)行讀寫多少個size字節(jié)的數(shù)據(jù)項。 fp：文件型指針。,如果文件以二進(jìn)制形式打開，用fread和fwrite函數(shù)就可以讀寫任何類型的信息。 如果fread或fwrite調(diào)用成功，則函數(shù)返回值為count的值，即輸入或輸出數(shù)據(jù)項的完整個數(shù)。,如：fread(f,4,2,fp); /

16、*從fp所指文件讀2次(每次4個字節(jié))數(shù)據(jù),存到數(shù)組f中*/ 其中f是實型數(shù)組名,一個實型變量占4個字節(jié)。 如：有一個如下的結(jié)構(gòu)體類型 structstudent_type char name10; int num; int age; char addr30; stud40; 假設(shè)學(xué)生的數(shù)據(jù)已存放在磁盤文件中，可以用下面的for語句和fread函數(shù)讀入40個學(xué)生的數(shù)據(jù)： for(i=0;i40;i+) fread(,12.4.3 fprintf函數(shù)和fscanf函數(shù) 文本文件 printf函數(shù)、scanf函數(shù)讀寫對象是終端。 fprintf函數(shù)、fscanf函數(shù)的讀寫對象是磁盤文件。 它們的一

17、般調(diào)用方式為： fprintf(文件指針，格式字符串，輸出表列); （輸出到磁盤文件上） fscanf(文件指針，格式字符串，輸入表列); （從磁盤文件上讀入） 例如：fprintf(fp,”%d,%6.2f”,i,t); 將兩個值i、t按指定的格式輸出到fp所指向的磁盤文件上 例如：fscanf(fp,”%d,%6.2f”, 從fp所指向的磁盤文件上按指定的格式讀兩個值i、t 用fprintf和fscanf函數(shù)對磁盤文件讀寫，使用方便，容易理解，但由于在輸入時要將ASCII碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制形式，在輸出時又要將二進(jìn)制形式轉(zhuǎn)換成字符，花費時間比較多。因此，在內(nèi)存與磁盤頻繁交換數(shù)據(jù)的情況下，最好不用

18、fprintf和fscanf函數(shù)，而用fread和fwrite函數(shù)。,12.4.4 其他讀寫函數(shù) 1putw和getw函數(shù) 一個字（整數(shù)） 用來對磁盤文件讀寫一個字(整數(shù))。 例如：putw(10，fp); /*將整數(shù)10輸出到fp指向的文件*/ 例如：i=getw(fp); /*從磁盤文件讀一個整數(shù)到內(nèi)存，賦給整型變量i*/ 2讀寫其他類型數(shù)據(jù) 自己定義 3fgets函數(shù)和fputs函數(shù) 一個字符串 fgets的作用是從指定文件讀入一個字符串。 如：fgets(str，n，fp); 其中：n是要得到的字符個數(shù)，包括最后0在內(nèi)，str是字符數(shù)組*/ 若在讀完n-1個字符之前遇到換行符或EOF，

19、讀入即結(jié)束。 fgets函數(shù)返回值為str的首地址。 fputs函數(shù)的作用是向指定的文件輸出一個字符串。 如：fputs(China，fp); /*把字符串“China”輸出到fp指向的文件*/ 其中：fputs函數(shù)中第一個參數(shù)可以是字符串常量、字符數(shù)組名或字符 型指針。字符串末尾的0 不輸出。 若輸出成功，函數(shù)值為0；失敗時，為EOF。 gets和puts函數(shù) fgets和fputs函數(shù)以指定的文件作為讀寫對象。,12.5 文件的定位,文件中有一個位置指針，指向當(dāng)前讀寫的位置。如果順序讀寫一個文件，每次讀寫一個字符，則讀寫完一個字符后，該位置指針自動移動指向下一個字符位置。如果想改變這樣的規(guī)

20、律，強(qiáng)制使位置指針指向其他指定的位置，可以用有關(guān)函數(shù)。 12.5.1 rewind函數(shù) 返回文件頭 rewind函數(shù)的作用是使位置指針重新返回文件的開頭。 此函數(shù)沒有返回值。 如：rewind(fp); 12.5.2 fseek函數(shù)和隨機(jī)讀寫 一般是二進(jìn)制文件 對流式文件可以進(jìn)行順序讀寫，也可以進(jìn)行隨機(jī)讀寫。關(guān)鍵在于控制文件的位置指針，如果位置指針是按字節(jié)位置順序移動的，就是順序讀寫；如果能將位置指針按需要移動到任意位置，就可以實現(xiàn)隨機(jī)讀寫。 用fseek函數(shù)可以實現(xiàn)改變文件的位置指針。 fseek函數(shù)的調(diào)用形式為： fseek(文件類型指針，位移量，起始點) 其中：“起始點”用0、1、2代替，0“文件開始”，1“當(dāng)前位置”，2“文件末尾”。 “位移量”指以“起始點”為基點，向前移動的字節(jié)數(shù)。 ANSI C和大多數(shù)C版本要求位移量是long型數(shù)據(jù)。,fseek函數(shù)一般用于二進(jìn)制文件，因為文本文件要發(fā)生字符轉(zhuǎn)換，計算位置時往往會發(fā)生混亂。 下面是fseek函數(shù)調(diào)用的幾個例子：（L表示long型） fseek(fp,100L,0); 將位置指針移到離文件頭100個字節(jié)處 fseek(fp,5