第11章 文件

第11章文件

本章要点

●文件的打开与关闭

●文件的读写

●文件的定位

本章难点

●fopen函数和fclose函数的用法

●fread函数、fwrite函数、fprintf函数和fscanf函数的用法

11.1 C文件概述

以前各章节中所用到的原始数据都是通过键盘输入的，并将输入的数据放入到指定的变量或数组中，若要处理这些数据，可以从指定的变量或数组中取出并进行处理。但是当重新执行程序时，这些输入的数据都将丢失。如果数据量很庞大时，一旦某个数据输入错误，则全部数据都要重新输入。另外，一些程序运行后会产生大量输出结果，对这些结果有时需要反复查看或使用，因此，需要将这些输出结果保存起来。C语言中引入了文件，将程序运行时所需要的和所产生的数据（原始的、中间的、最终的）独立在源程序文件之外，以“数据文件”的形式存储到计算机外存，以备计算机需要时调入内存。这种“数据文件”就是磁操作系统管理下的“文件”。

文件（file）是程序设计中的一个重要概念。所谓“文件”一般是指存储在外部介质上数据的集合。一批文件是以数据的形式存放在外部介质（如磁盘）上的。操作系统是以文件为单位对数据进行管理的。如果想找存在外部介质上的数据，必须先按文件名找到指定的文件，然后再从该文件中读取数据。要向外部介质上存储数据也必须先建立一个文件（以文件名标识），才能向它输出数据。

C语言将文件看作是一个字符（字节）的序列，即一个一个字符（字节）的数据顺序组成。根据数据的组成形式，可分为ASCII文件和二进制文件。ASCII文件又称文本（text)文件，它的每一个字节可放一个ASCII码，代表一个字符。二进制文件是把内存中的数据按其在内存中的存储形式按原样输出到磁盘上存放。因而一个C文件就是一个字节流或二进制流。

C语言中，要调用一个文件，一般需要该文件的一些信息，例如：文件的名字，文件当前的读写位置，文件的操作方式等。缓冲文件系统会为每一个文件系统开辟这样一个“文件信息区”，包含在头文件stdio.h中，它被定义为FILE类型数据。

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;

在编写源程序使用一个文件时，只需要先预包含stdio.h头文件，然后定义一个指向该结构体类型的指针，而不必关心FILE结构的细节。例如：

FILE *fp;

fp是一个指向FILE类型结构体的指针变量。可以使文件指针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。也就是说，通过文件指针变量能够找到与它相关的文件。

C语言中，对文件一般的操作步骤为：

1）定义文件类型指针

2）建立/打开文件。

3）从文件中读数据或向文件中写数据。

4）关闭文件。

11.2 打开与关闭文件

11.2.1 打开文件

文件在进行读写操作之前要先打开。所谓打开文件，实际上是建立文件的各种有关信息，并使文件指针指向该文件。ANSI C规定了标准输入输出函数库，用fopen( )函数来实现打开文件。fopen函数的调用方式通常为

FILE *fp;

fp=fopen(文件名,使用文件方式);

例如：打开一个和可执行文件在相同路径下的文本文件test.txt。

FILE *fp;

fp=fopen("test.txt","r");

又如，打开一个D盘下myfile文件夹下的文本文件test.txt。

方式1：

FILE *fp;

fp=fopen("d:\\myfile\\test.txt","r");

方式2：

FILE *fp;

fp=fopen("d:/myfile/test.txt","r");

其中方式1中指定路径时用了两个反斜线“\\”，第一个表示转义字符，第二个表示根目录。方式2改为正斜线“/”也可以。

文件使用方式见表11.1。

表11.1文件使用方式

说明：

1）用“r”方式打开一个文件时，该文件必须已经存在，且只能从该文件中读出数据。

2）用“w”方式打开的文件只能向该文件写入数据。若要打开的文件不存在，则以指定的文件名建立该文件；若打开的文件已经存在，则将该文件删去，重建一个新文件。

3）若要向一个已经存在的文件中追加信息，只能用“a”方式打开文件。若此时该文件不存在，则会建立一个新文件。

4）如果不能实现“打开”任务，fopen函数将会带回一个出错信息。出错的原因可能是用“r”方式打开一个并不存在的文件；磁盘出故障；磁盘已满无法建立新文件等。如果出错，fopen函数将带回一个空指针NULL。在程序中可以用这一信息来判断是否完成打开文件的操作，并作相应处理。

常用下面程序段打开文件：

FILE *fp;

if ((fp=fopen("test.txt", "r"))==NULL)

{

printf("cannot open this file\n");

exit(0);

}

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

11.2.2 关闭文件

文件打开后若不再继续使用，可使用fclose( )函数将指定的文件关闭。“关闭”就是使文件指针变量不指向该文件，也就是文件指针变量与文件“脱钩”，此后不能再通过该指针对原来与其相联系的文件进行读写操作。fclose函数调用的一般形式为

fclose(文件指针);

例如：

fclose(fp);

fclose函数正确执行关闭文件操作，返回0；否则返回EOF(-1)。EOF是在stdio.h文件中定义的符号常量，值为-1。

应该养成在程序终止之前关闭所有文件的习惯，如果不关闭文件将会丢失数据。因为，在向文件写数据时，是先将数据输到缓冲区，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，就会将缓冲区中的数据丢失。用fclose函数关闭文件，可以避免这个问题，它先把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。

11.3 读写数据文件

文件打开之后，就可以对它进行读写操作了。

11.3.1 单字符读写函数（fputc函数和fgetc函数）

1．fputc函数

把一个字符写到磁盘文件中去。其一般调用形式为

fputc(ch, fp);

其中ch是要输出的字符，它可以是一个字符常量，也可以是一个字符变量。fp是文件指针变量。fputc(ch,fp)函数的功能是把字符ch写入文件指针fp所指向的文件中去，每写一个字符，文件内部位置指针向后移动一个字节。写入成功时返回写入字符的ASCII码，失败时返回EOF。

例11.1从键盘输入一行字符，写入文件mydata.txt中。

#include

#include

void main()

{ char ch;

FILE *fp;

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

{

printf("cannot open this file\n");

exit(0); /*终止程序*/

}

printf("Input a string:\n");

ch=getchar();

while (ch!='\n')

{

fputc(ch,fp);

ch=getchar();

}

fclose(fp);

}

2．fgetc函数

从指定的文件读入一个字符。其一般调用形式为

ch=fgetc(fp)

其中fp为文件类型指针变量，ch为字符变量。fgetc函数带回一个字符赋给ch。如果遇到文件结束符，函数返回一个文件结束标志EOF。

如果想从一个磁盘文件顺序读入字符并在屏幕上显示出来，可以用：

ch=fgetc(fp);

while (ch!=EOF)

{

printf("%c",ch);

ch=fgetc(fp);

}

当读入的字符值等于EOF(-1)时，表示读入的已不是正常的字符而是文件结束符。但这种判断文件是否结束的方法只适合文本文件，不能用于判断读入的二进制文件是否结束。ANSIＣ提供一个feof函数来判断文件是否真的结束。如果fp所指向的文件当前状态是文件结束，函数feof(fp)的值为１（真）；否则为０（假）。

如果想顺序读入一个二进制文件中的数据，可以用：

while (!feof(fp))

{

c=fgetc(fp);

M

}

这种方法也适合文本文件。

例11.2 读入文件mydata.txt内容，在屏幕上显示出来。

#include

#include

void main()

{ char ch;

FILE *fp;

if ((fp=fopen("mydata.txt", "r"))==NULL)

{

printf("cannot open this file\n");

exit(0); /*终止程序*/

}

ch=fgetc(fp);

while (ch!=EOF)

{

printf("%c",ch);

ch=fgetc(fp);

}

fclose(fp);

}

11.3.2 格式化字符串读写函数（fprintf函数和fscanf函数）

1．fprintf函数

fprintf( )函数的一般调用方式为：

fprintf(文件指针, 格式字符串, 输出表列);

它的功能是将输出表列中的变量值按照格式字符串指定的格式输出到文件指针所指向的文件中。

例如：

fprintf(fp,"%d %6.2f",x,y);

它的作用是将整型变量x和实型变量y的值按%d和%6.2f的格式输出到fp所指向的文件上。

2．fscanf函数

fscanf( ) 函数的一般调用方式为：

fscanf(文件指针, 格式字符串, 输入表列)

它的功能是从文件指针所指向的文件中按照字符串指定的格式将文件中的数据送到输入表列所指向的内存单元中。

例如：

fscanf(fp,"%d,%f",&x,&y);

若磁盘文件中有以下字符：

3,5.5

则将磁盘文件中的数据3送给变量x，5.5送给变量y。

例11.3 从键盘输入10个学生的数据并保存到磁盘文件中，再读入这10个学生数据显示在屏幕上。

#include

#include

#define N 10

struct student

{ char num[15];

char name[20];

char sex[5];

}stu[N];

void main()

{ FILE *fp;

int i;

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

{

printf("cannot open this file\n");

exit(0); /*终止程序*/

}

printf("Input data:");

for(i=0;i

{ printf("\nnum:");

gets(stu[i].num);

printf("\nname:");

gets(stu[i].name);

printf("\nsex:");

gets(stu[i].sex);

fprintf(fp,"%s %s %s\n",stu[i].num,stu[i].name,stu[i].sex);

}

fclose(fp);

fp=fopen("class.txt","r");

printf("num name sex\n");

i=0;

while(fscanf(fp,"%s %s %s",stu[i].num,stu[i].name,stu[i].sex)!=EOF)

{

printf("%s %s %s\n",stu[i].num,stu[i].name,stu[i].sex);

i++;

}

fclose(fp);

}

注意：在本例中，如果输入的字符串不带空格，读和写都全部正确，但是如果输入的字符串带有空格，虽然向文件中写入的数据依然保持正确，但在读取数据时就会发生错误。这是由于fscanf( )函数读取数据时以空格作为数据与数据之间的间隔，要解决输入含有空格数据的问题，就必须使用下面要介绍的数据块读写函数。

11.3.3 数据块读写函数（fread函数和fwrite函数）

常常要求一次读入一组数据（例如，一个实数或一个结构体变量的值），ANSI C标准提出设置两个函数(fread和fwrite)，用来读写一个数据块。它们的一般调用形式为：fread(buffer, size, count, fp);

fwrite(buffer, size, count, fp);

其中：

buffer：是一个指针。对fread来说，它是读入数据的存放地址。对fwrite来说，是要输出数据的地址（以上指的是起始地址）。

size：要读写的字节数。

count：要进行读写多少个size字节的数据项。

fp：文件型指针。

如果fread或fwrite调用成功，则函数返回值为count的值。

例如：

float f[5];

fread(f,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）送入到实型数组f中，连续读5次，即读5个实数到f数组中。

例11.4 利用fread( )和fwrite( )函数实现例11.3。

#include

#include

#define N 10

struct student

{ char num[15];

char name[20];

char sex[5];

}stu[N];

void main()

{ FILE *fp;

int i;

if ((fp=fopen("class.txt", "wb"))==NULL)

{

printf("cannot open this file\n");

exit(0); /*终止程序*/

}

printf("Input data:");

for(i=0;i

{ printf("\nnum:");

gets(stu[i].num);

printf("\nname:");

gets(stu[i].name);

printf("\nsex:");

gets(stu[i].sex);

if (fwrite(&stu[i],sizeof(struct student),1,fp)!=1)

printf("file write error\n");

}

fclose(fp);

fp=fopen("class.txt","rb");

printf("num name sex\n");

i=0;

while(fread(&stu[i],sizeof(struct student),1,fp)!=NULL)

{

printf("%s %s %s\n",stu[i].num,stu[i].name,stu[i].sex);

i++;

}

fclose(fp);

}

注意：fscanf和fprintf函数总是成对出现，即fprintf输出的文件，要使用fscanf来读入；同理，fread和fwrite函数也必须成对出现。fread和fwrite函数一般用于二进制文件的输入输出。

11.4文件的定位

前面介绍的对文件的读写方式都是顺序读写，即读写文件只能从头开始，顺序读写各个数据。但在实际问题中常要求读写文件中某一指定位置的内容。为解决这一问题，可移动文件内部的位置指针到需要读写的位置，再进行读写，这种读写称为随机读写。实现文件随机读写的关键是要按要求移动文件位置指针，这称为文件的定位。

11.4.1 rewind函数

rewind函数的作用是将文件内部的位置指针移动到文件的开始位置。

例11.5 有一个磁盘文件，第一次将它的内容显示在屏幕上，第二次把它复制到另一文件中。

#include

void main()

{

FILE *fp1,*fp2;

fp1=fopen("file1.c", "r");

fp2=fopen("file2.c", "w");

while(!feof(fp1)) putchar(getc(fp1));

rewind(fp1); /*使文件的位置指针重新定位于文件开头*/

while(!feof(fp1)) putc(getc(fp1),fp2);

fclose(fp1);

fclose(fp2);

}

11.4.2 fseek函数

fseek函数可以实现改变文件的位置指针。

fseek函数的调用形式为：

fseek(文件类型指针, 位移量, 起始点)

其中：

（1）“起始点”用0、1或2代替，0代表“文件开始”，1为“当前位置”，2为“文件末尾”。

（2）“位移量”指以“起始点”为基点，向前移动的字节数。ANSI C和大多数C版本要求位移量是long型数据。这样当文件的长度大于64Ｋ时不致出问题。ANSI C标准规定在数字的末尾加一个字母L，就表示是long型。

（3）fseek函数一般用于二进制方式打开的文件，因为文本文件要发生字符转换，计算位置时往往会发生混乱。

下面是fseek函数调用的几个例子：

fseek(fp, 100L, 0); 将位置指针移到离文件头100个字节处

fseek(fp, 50L, 1); 将位置指针移到离当前位置50个字节处

fseek(fp, -10L, 2); 将位置指针从文件末尾处向后退10个字节

例11.6 在磁盘文件stud.dat上存有20个学生的数据。要求从文件中读出第10个学生数据。

#include

#include

struct student

{ char num[15];

char name[20];

char sex[5];

}stu;

void main()

{ FILE *fp;

int i=9;

if ((fp=fopen("stud.dat", "rb"))==NULL)

{ printf("cannot open this file\n");

exit(0); /*终止程序*/

}

fseek(fp,i*sizeof(struct student),0);

fread(&stu,sizeof(struct student),1,fp);

printf("%s %s %s\n",stu.num,https://www.360docs.net/doc/e217794063.html,,stu.sex);

fclose(fp);

}

11.4.3 ftell函数

ftell函数的作用是得到流式文件中的当前位置，用相对于文件开头的位移量来表示。如果ftell函数返回值为-1L，表示出错。例如：

i=ftell(fp);

if(i==-1L) printf("error\n");

变量i存放当前位置，如调用函数出错(如不存在此文件)，则输出“error”。

11.5 习题

1．程序中对文件操作的基本步骤是什么？

2．试举例说明在什么情况下打开文件操作可能出错。忘记关闭文件为什么可能造成数据的丢失。

3．编写一个比较两个文本文件内容是否相同的程序。

4．将一个磁盘文件中的信息复制到另一个磁盘文件中。

5．从键盘输入字符串追加到指定的文件中去。

6．统计一篇文章中大写字母的个数和文章中句子数（句子的结束标志是句点后跟一个或多个空格。

7．有10个学生，每个学生有3门课程的成绩，从键盘输入学生数据（包括学号，姓名，3门课程成绩），计算出平均成绩，将原有数据和计算出的平均分数放在磁盘文件stud.dat 中。

8．将上题“stud.dat”文件中的学生数据，按平均分进行排序处理，将已排序的学生数据存入一个新文件stu_sort.dat中。

9．将上题已排序的学生成绩文件进行插入处理。插入一个学生的3门课成绩，程序先计算新插入学生的平均成绩，然后将它按成绩高低顺序插入，插入后建立一个新文件。