【高级语言程序设计（一）】第 10 章：文件

news2024/11/27 13:36:08

目录

一、文件概述

（1）文件定义

（2）文件命名

（3）文件分类

① 按照文件的内容划分

② 按照文件的组织形式划分

③ 按照文件的存储形式划分

④ 按照文件的存储介质划分

（4）文件存取方式

（5）文件系统 

二、文件的打开和关闭函数

（1）文件打开函数

①  库函数 exit() 的具体说明

② 文件使用中各字符的含义

③ 文件的使用方式说明

（2）文件关闭函数

（3）标准设备文件的打开和关闭 

① 文件的打开与关闭

② 文件的打开（fopen 函数）

③ 文件的关闭（fclose 函数）

三、文件的读/写函数

（1）文件尾测试函数

（2）写字符函数 fputc()

（3）读字符函数 fgetc()

① fputc 函数（putc 函数）

② fgetc 函数（getc 函数）

③ feof 函数

（4）写字符串函数 fputs()

（5）读字符串函数 fgets()

（6）写数据块函数 fwrite()

（7）读数据块函数 fread()

（8）格式化写函数 fprintf()

（9）格式化读函数 fscanf()

四、文件的定位函数

（1）文件指针复位函数

① rewind 函数

（2）文件随机定位函数

（3）文件随机定位函数

一、文件概述

C 语言将文件看做是由一个一个的字符（ASCII码文件）或字节（二进制文件）组成的，这种文件称为流式文件。 

（1）文件定义

  • 文件是存储在外部存储介质上的数据集合，这些数据的类型可以是整型、实型、字符型、字符串或结构体类型等。
  • 目前，外部存储介质主要是磁盘，存储在磁盘上的文件称为“磁盘文件” 。

（2）文件命名

为了标识磁盘上的不同文件，每个磁盘文件都必须有一个文件名，其一般组成为：
盘符:路径\文件主名[.扩展名]
  • 其中，盘符表示文件所在的磁盘，可以是 A、B、C 和 D 等。
  • 路径是由目录序列组成，目录之间的分隔符为 “\” ，需要注意的是，如果路径出现在字符串中，C 语言规定其中的符号 “\” 需要写成转义字符 “\\” 。
  • 文件主名和扩展名均是由字母和数字等字符组成的。
C 语言中，常见的扩展名：
  • c：C 源程序文件
  • obj：C 源程序经过编译后生成的目标文件
  • exe：目标文件经过链接后生成的可执行文件
  • 一般地，数据文件的扩展名常用 dat ，文本文件的扩展名常用 txt

（3）文件分类

① 按照文件的内容划分

可分为程序文件和数据文件

  • 程序文件：又可以分为源文件、目标文件和可执行文件

② 按照文件的组织形式划分

可分为顺序存取文件和随机存取文件
  • 顺序存取文件：简称为 “顺序文件” ，数据写入文件的方式是后输入的数据放在以前输入数据的后面，按照数据的先后次序一个接一个地存放。
  • 随机存取文件：简称为 “随机文件” ，每个数据在磁盘中所占用的长度都相同。

③ 按照文件的存储形式划分

可分为文本文件和二进制文件
  • 文本文件：文本文件中数据转换为对应的ASCⅡ码来存放，每字节存储一个字符，因此便于对字符逐一进行处理。
  • 二进制文件：二进制文件中数据按照其二进制形式来存放，即把内存中的数据，原样输出到磁盘文件中。

④ 按照文件的存储介质划分

可以分为普通文件和设备文件
  • 普通文件：即存储介质文件（磁盘、磁带等）
  • 设备文件：即非存储介质文件（键盘、 显示器和打印机等）

（4）文件存取方式

主要包括顺序存取和随机存取两种
  • 顺序存取：是自上而下逐一地存取文件的内容。保存数据时，将数据附加到文件的尾部。顺序存取方式常用于文本文件，被存取的文件则称为顺序文件。
  • 随机存取：是以一个完整的单位进行数据的读取和写入。随机存取方式常用于二进制文件，被存取的文件则称为随机文件。

（5）文件系统 

C 语言使用的文件系统分为缓冲文件系统（标准I/O）和非缓冲文件系统（系统I/O）：
  • 缓冲文件系统：是指系统自动地为每个正在使用的文件在内存开辟一个缓冲区。从内存向磁盘输出数据时，必须首先输出到缓冲区。待缓冲区装满后，再一起输出到磁盘文件。从磁盘文件文件向内存读入数据时，恰好相反，即首先将一批数据读入到缓冲区，再从缓冲区将数据逐一送到程序数据区。

  • 非缓冲文件系统：是指用户在程序中为每个文件设定缓冲区。

二、文件的打开和关闭函数

（1）文件打开函数

【函数首部】 FILE  *fopen(char  *filename, char  *mode)
【参数】
  1. filename 字符型指针，所指向的字符串是要打开的 “文件名” 
  2. mode 字符型指针，所指向的字符串是对打开文件规定的 “使用方式” 
  3. “使用方式” 是由 r、w、a、t、b 和 + 六个字符组成：
  • 如果使用方式中有 b 字符，则针对的是二进制文件
  • 如果使用方式中没有 b 字符，则针对的是文本文件
  • 如果使用 r 打开一个文件时，则该文件必须已经存在
【功能】按 mode 指定的 “使用方式” 打开 filename 指定的 “文件名” 对应的文件，同时自动地为该文件分配一个内存缓冲区。
【返回值】
  1. 若打开文件正确，则返回一个 “文件型” 指针，程序通过该指针获得文件信息，访问文件并进行各种操作。
  2. 若打开文件出错，则返回值为NULL，其中 NULL 是在头文件 stdio.h 中定义的符号常量，其值为 0 ，含义是 “空” 。

①  库函数 exit() 的具体说明

【函数首部】 void exit([程序状态值])
【功能】关闭已经打开的所有文件，结束程序运行返回操作系统，并将 “程序状态值” 返回给操作系统
  • 当 “程序状态值” 为 0 时，表示程序正常退出
  • 当 “程序状态值” 为非 0 时，表示程序出错退出

② 文件使用中各字符的含义

字符含义
r (read)读
w (write)写
a (append)追加
t (text)文本文件（可省略不写）
b (binary)二进制文件
+读和写

③ 文件的使用方式说明

文本类型字符使用方式说明
文本文件"r"只读以只读方式打开一个已经存在的文本文件，只允许读取数据，不允许写入数据
"r+"读/写以读/写方式打开一个已经存在的文本文件，允许读取和写入数据
"w"只写以只写方式打开一个文本文件，只允许写入数据，不允许读取数据：
① 若文件已经存在，则删去原文件的所有内容，然后写入数据
② 若文件不存在，则自动创建一个新文件后写入数据
"w+"读/写以读/写方式打开一个文本文件，允许读取和写入数据：
① 若文件已经存在，则删去原文件的所有内容，然后写入数据
② 若文件不存在，则自动创建一个新文件后写入数据
"a"追加以追加的方式打开一个已经存在的文本文件，只允许写入数据并追加到原文件尾
"a+"读/写以读/写方式打开一个文本文件，允许读取数据，也允许写入数据到文件尾：
若文件不存在，则自动创建一个新文件
二进制文件"rb"只读以只读方式打开一个已经存在的二进制文件，只允许读取数据，不允许写入数据
"rb+"读/写以读/写方式打开一个已经存在的二进制文件，允许读取和写入数据
"wb"只写以只写方式打开一个二进制文件，只允许写入数据，不允许读取数据：
① 若文件已经存在，则删去原文件的所有内容，然后写入数据
② 若文件不存在，则自动创建一个新文件后写入数据
"wb+"读/写以读/写方式打开一个二进制文件，允许读取和写入数据：
① 若文件已经存在，则删去原文件的所有内容，然后写入数据
② 若文件不存在，则自动创建一个新文件后写入数据
"ab"追加以追加的方式打开一个已经存在的二进制文件，只允许写入数据并追加到原文件尾
"ab+"读/写以读/写方式打开一个二进制文件，允许读取数据，也允许写入数据到文件尾：
若文件不存在，则自动创建一个新文件

（2）文件关闭函数

【函数首部】 int fclose(FILE *fp)
【参数】fp 文件型指针，通过函数 fopen() 获得，且指向一个已经打开的文件
【功能】关闭 fp 所指向的文件，同时自动释放分配给该文件的内存缓冲区
【返回值】若正确关闭指定的文件，则返回 0 ；否则返回非 0 

（3）标准设备文件的打开和关闭 

程序开始运行时，系统自动打开三种标准设备文件，并分别定义了相应的文件型指针, 其中：
  • stdin 指向标准输入（通常为键盘）：如果程序指定要从 stdin 所指向的文件输入数据，即从键盘输入数据。
  • stdout 指向标准输出（通常为显示器）：如果程序指定要向 stdout 所指向的文件输出数据，即向显示器输出数据。
  • stderr 指向标准错误输出（通常为显示器）：三种标准设备文件使用后，不必关闭，因为系统退出时将自动关闭。

① 文件的打开与关闭

C 文件操作用库函数实现，包含在 stdio.h 

文件使用方式 ： 打开文件  →  文件读 / 写  →  关闭文件
系统 自动 打开和关闭三个 标准文件 ：
  • 标准输入 ------------- 键盘              stdin
  • 标准输出 ------------- 显示器           stdout
  • 标准出错输出 ------- 显示器           stderr

② 文件的打开（fopen 函数）

【函数原型】 FILE  * fopen (char  * name , char  * mode )
【调用方式】fopen(" 文件名 " , " 使用文件方式 ")
【示例】 
FILE *fp;
fp=fopen("d:\\user\\myfile.txt", "r");

【返回值】正常打开，返回指向文件结构体的指针；打开失败，返回 NULL

FILE *fp;
fp=fopen("aa.c", "w");
if(fp==NULL)
{
  printf("File open error!\n");
  exit(0);   /* 关闭所有文件终止调用 */
}

【注意】

  • r：读方式
  • w：写方式
  • a：追加方式
  • rb / wb / ab：二进制方式
  • +：既可读又可写
字符处理方式指定文件不存在文件存在
r只读出错正常
w只写建立新文件原内容丢失
a追加建立新文件在原内容后追加
r+/w+读写出错正常

③ 文件的关闭（fclose 函数）

【作用】 使文件指针变量与文件 “脱钩” ，释放文件结构体和文件指针 
FILE *fp;
fp=fopen("a.txt", "r");
fclose(fp);

【返回值】用于表示文件是否被正确地关闭，如果文件顺利关闭，该值为0，否则为 -1(EOF)

  • 返回值可以用 ferror 函数测试

三、文件的读/写函数

（1）文件尾测试函数

  • 文件执行读操作时，通常使用 feof() 函数来判断是否到达文件尾
  • 如果遇到文件尾，则不能继续读取数据
【函数首部】 int  feof(FILE  *fp)
【参数】fp 文件型指针，通过 fopen() 函数获得，指向一个已经打开的文件
【功能】判断 fp 所指向的文件是否到达文件尾
【返回值】若遇到文件尾，则返回值是非 0 ；否则，返回值是 0 
  • feof() 函数同时适用于文本文件和二进制文件
  • 对二进制文件执行读操作时，必须使用 feof() 函数来判断是否到达文件尾
  • 对文本文件执行读操作时，如果遇到文件尾，则返回一个文件结束标志EOF（EOF 是一个符号常量，其值在头文件 stdio.h 中被定义为 -1，含义是 “文件尾”）

（2）写字符函数 fputc()

【函数首部】int  fputc(char  ch, FILE  *fp)
【参数】
  • ch 写到文件中的字符，既可以是字符常量，也可以是字符变量或字符表达式
  • fp 文件型指针，通过函数 fopen() 获得，且指向一个已经打开的文件
【功能】将 ch 中的字符写到 fp 所指向文件的当前位置，同时将读/写位置指针后移 1 字节，即指向下一个读/写位置
【返回值】若正确写入字符，则返回刚写入到文件的字符；否则，返回 EOF
  • 本函数主要用于文本文件，也可以用于二进制文件
  • 对于文本文件，写入的是单个字符
  • 对于二进制文件，写入的是 1 字节数据。当正确地写入一个字符或 1 字节数据后，文件内部的读/写位置指针会后移 1 字节，即指向下一个读/写位置

（3）读字符函数 fgetc()

【函数首部】 int  fgetc(FILE  *fp)
【参数】fp 文件型指针，通过函数 fopen() 获得，指向一个已经打开的文件
【功能】从 fp 所指向文件的当前位置读取一个字符，同时将读/写位置指针后移 1 字节，即指向下一个读/写位置
【返回值】若正确读取字符，则返回读取的单个字符；否则，返回 EOF
文件的读写： 文件打开之后，就可以对它进行读与写的操作了
读／写文件中的 一个字符 ：
  • fputc 函数（putc 函数）
  • fgetc 函数（getc 函数）
  • feof 函数

① fputc 函数（putc 函数）

【函数原型】 int  fputc(int c,  FILE  *fp)
  • c ：字符常量或变量
  • *fb ：文件指针变量
【功能】把一字节代码  c  写入  fp  指向的文件中
【返值】 正常，返回  c ;  出错，为  EOF （ -1 ）

② fgetc 函数（getc 函数）

【函数原型】 int  fgetc(FILE  *fp)
  • *fb ：文件指针变量
【功能】从  fp  指向的文件中读取一字节代码
【返值】 返回读到的代码值 ;  读到文件尾或出错为  EOF （ -1 ）

③ feof 函数

【函数原型】 feof(fp)
【功能】 对于二进制文件读取时判断文件是否结束
【返值】结束  -1 ；反之  0 
/* 示例：从键盘输入一些字符，逐个把它们送到磁盘上去，直到输入一个 “#” 为止 */
#include <stdio.h>
#include <stdlid.h>
void main()
{
  FILE *fp;
  char ch , filename[10];
  scanf("%s", filename);
  if((fp=fopen(filename, "w"))==NULL)
     { 
        printf("cannot open file\n");
        exit(0); 
     }   /* 终止程序 */
  ch=getchar();   /* 接收执行scanf时最后输入的回车符 */
  ch=getchar();   /* 第一个输入的字符被赋给变量ch */
  while(ch!='#')
     { 
        fputc(ch, fp);   /* 字符被写入filename表示的文件中 */
        putchar(ch);    /* 字符被输出到显示器 */
        ch=getchar();
      }
   putchar(10);   /* 向屏幕输出一个换行符 */
   fclose(fp);
}   /* 关闭文件 */

（4）写字符串函数 fputs()

【函数首部】 int  fputs(char  *str, FILE  *fp)
【参数】
  • str 字符型指针，可以是一个字符常量，或字符数组名，或字符指针变量名
  • fp 文件型指针，通过函数 fopen() 获得，指向一个已经打开的文件
【功能】
  • 把 str 所指向的一个字符串，舍去字符串结束标志符 ‘\0’ 后写入 fp 所指向文件的当前位置
  • 同时将读/写位置指针向后移动 strlen（字符串长度）字节
【返回值】若正确写入字符串，则返回写入文件的实际字符数；否则，返回 EOF

（5）读字符串函数 fgets()

【函数首部】 char  *fgets(char  *str, int length, FILE  *fp)
【参数】
  • str 字符型指针，可以是一个字符数组名，或字符指针变量名
  • length 整型，可以是整型常量、变量或表达式
  • fp 文件型指针，通过函数 fopen() 获得，指向一个已经打开的文件
【功能】
  • 从 fp 所指向文件的当前位置读入一个字符串，即读取 length-1 个字符，并在尾部自动补充一个字符串结束标志符 ‘\0’ ，组成字符串后存入 str 所指定的内存区；同时，将读/写位置指针后移实际读出的字符个数字节。
  • 如果在读取前 n-1 个字符中遇到文件尾 EOF 或回车，则读取结束，并在读取的字符后面补充一个字符串结束标志符 ‘\0’ 组成字符串。
【返回值】若正确读取字符串，则返回 str 对应的地址；否则，返回 NULL 
/* 示例：从键盘读入字符串存入文件，再从文件读回显示 */
#include<stdio.h>
void main()
{
  FILE *fp;
  char string[81];
  if((fp=fopen("file.txt", "w"))==NULL)
     { 
        printf("cann't open file"); exit(0); 
     }
  while(strlen(gets(string))>0)
     { 
        fputs(string, fp);
        fputs("\n", fp); 
     }
  fclose(fp);
  if((fp=fopen("file.txt", "r"))==NULL)
     { 
        printf("cann't open file"); exit(0); 
     }
  while(fgets(string, 81, fp)!=NULL)
     fputs(string, stdout);
  fclose(fp);
}

（6）写数据块函数 fwrite()

【函数首部】 int  fwrite(void  *buffer, int size, int count, FILE  *fp)
【参数】
  • buffer 字符型指针，存放写入文件数据类型的起始地址，可以是存放数据的变量地址或数组首地址，也可以是指向某个变量或数组的指针变量。
  • size 无符号整数，可以是整型常量、变量或表达式，表示从文件写入文件的每个数据所占用的字节数，通常使用表达式 sizeof(数据类型符)。
  • count 无符号整数，可以是整型常量、变量或表达式，表示要写入文件的数据的个数。
  • fp 文件型指针，通过函数 fopen() 获得，指向一个已经打开的可写文件。
【功能】
  • 将从 buffer 开始的 count 个数据（每个数据占用 size 字节）一次性写入 fp 所指向的文件
  • 同时，将读/写位置指针后移 size*count 字节
【返回值】若正确写入数据块，则返回值是 count；否则，返回值是 0

（7）读数据块函数 fread()

【函数首部】 int  fread(void  *buffer, int size, int count, FILE  *fp)
【参数】
  • buffer 字符型指针，存放从文件中读取数据的起始地址，可以是存放数据的变量地址或数组首地址，也可以是指向某个变量或数组的指针变量
  • size 无符号整数，可以是整型常量、变量或表达式，表示从文件读取的每个数据所占用的字节数，通常使用表达式 sizeof(数据类型符)
  • count 无符号整数，可以是整型常量、变量或表达式，表示从文件中读取数据的个数
  • fp 文件型指针，通过函数 fopen() 获得，指向一个已经打开的可读文件
【功能】
  • 从 fp 所指向文件的当前位置开始，一次性读入 count 个数据（每个数据占用 size 字节），并将读入的数据存放到以 buffer 为首地址的内存区
  • 同时，将读/写位置指针后移 size*count字节
【返回值】若正确读取数据块，则返回值是 count；否则，返回值是 0
【注意】用 fread() 和 fwrite() 函数进行数据读/写时，必须采用二进制

（8）格式化写函数 fprintf()

【函数首部】int  fprintf(FILE  *fp, char  *format[, argument…])
【参数】
  • fp 文件型指针，通过函数 fopen() 获得，指向一个已经打开的可写文件
  • format 格式字符串
  • argument 输出列表
【功能】将 argument 的值以 format 指定的格式写入 fp 所指向的文件
【返回值】若正确写入数据，则返回实际输出字符的个数；否则，返回值是负数

（9）格式化读函数 fscanf()

【函数首部】 int  fscanf(FILE  *fp, char  *format[, argument…])
【参数】
  • fp 文件型指针，通过函数 fopen() 获得，指向一个已经打开的可读文件
  • format 格式字符串
  • argument 输入列表
【功能】根据 format 指定的格式从 fp 所指向文件中读取数据保存至 argument 所指向的内存单元
【返回值】若正确读入数据，则返回值是已读入的数据个数；否则，返回值是 EOF

四、文件的定位函数

（1）文件指针复位函数

【函数首部】 int  rewind(FILE  *fp)
【参数】fp 文件型指针，通过函数 fopen() 获得，指向一个已经打开的文件
【功能】将 fp 所指向文件的位置指针 重置到文件头 ，即把文件的位置指针重新定位到 fp 所指向文件的起始位置
【返回值】 若执行正常，返回值是 0 ；否则，返回值是非 0

① rewind 函数

【函数原型】 void  rewind(FILE  *fp)
【功能】重置文件位置指针到文件开头
【返回值】 无 
/* 示例：对一个磁盘文件进行显示和复制两次操作 */
#include <stdio.h>
void main()
{
  FILE *fp1,
  *fp2;
  fp1=fopen("c:\\c\\user\\ch4.c", "r");
  fp2=fopen("d:\\c\\user\\ch41.c", "w");
  while(!feof(fp1)) putchar(fgetc(fp1));
  rewind(fp1);
  while(!feof(fp1)) putc(fgetc(fp1), fp2);
  fclose(fp1);  fclose(fp2);
}

（2）文件随机定位函数

文件随机定位函数：
文件随机定位函数 fseek() 可以将文件的位置指针移动到文件中的任何一个地方，一般用于二进制。
【函数首部】 int  fseek(FILE  *fp, long offset, int origin)
【参数】
  • fp 文件型指针，通过函数 fopen() 获得，指向一个已经打开的文件
  • offset 长整型数据，表示位移量，是从 origin 为起始位置，向后（当位移量>0时）或向前（当位移量<0时）移动的字节数
  • origin 表示起始位置

（3）文件随机定位函数

【功能】将 fp 所指向文件的位置指针从 origin 指定的起始位置移动 offset 所指定
的字节数，改变文件位置指针的位置，即指向新的位置。
【返回值】若定位成功，则返回值是 0；否则，返回值是非 0

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文章目录 一、临界部分控制器&#xff08;Critical Section Controller&#xff09;参数说明二、测试计划设计 一、临界部分控制器&#xff08;Critical Section Controller&#xff09;参数说明 可以对指定代码块增加同步锁&#xff0c;确保此代码块由单线程执行&#xff1b;…
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【C++】初入C++

【C++】初入C++

认识C C语言是结构化和模块化的语言&#xff0c;适合处理较小规模的程序。对于复杂的问题&#xff0c;规模较大的程序&#xff0c;需要高度的抽象和建模时&#xff0c;C语言则不合适。为了解决软件危机&#xff0c; 20世纪80年代&#xff0c; 计算机界提出了OOP(object orient…
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Gap业绩逆转，宝尊电商是如何当好“全球品牌数字商业伙伴”的？

Gap业绩逆转，宝尊电商是如何当好“全球品牌数字商业伙伴”的？

电商永不眠。技术、消费趋势、供应链&#xff0c;任何一个因素都可以引起商业格局的巨变。一些看似普通的事件落到一个品牌身上&#xff0c;往往会带来改变命运的巨大变化。就像今年2月&#xff0c;宝尊官宣已完成对Gap大中华区的收购&#xff0c;到现在&#xff0c;Gap便已在宝…
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探究javascript对象和数组的异同，及函数变量缓存技巧

探究javascript对象和数组的异同，及函数变量缓存技巧

javascript中最经典也最受非议的一句话就是&#xff1a;javascript中一切皆是对象。这篇重点要提到的&#xff0c;就是任何jser都不陌生的Object和Array。 有段时间曾经很诧异&#xff0c;到底两种数据类型用来存储数据有什么不同。于是&#xff0c;我打算探究探究。 一、掌握三…
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9. python的if语句

9. python的if语句

文章目录 一、if结构1.1 比较符号1.1.1 使用比较两个数据是否相等&#xff1a;1.1.2 使用!号比较数据是否不相等1.1.3 使用<号比较数字大小关系1.1.4 使用<号比较数字大小关系1.1.5 使用>号比较数字大小关系1.1.6 使用>号比较数字大小关系 1.2 关键字1.2.1 and关键…
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