C語言程序設(shè)計(第3版), 文件程序設(shè)計

1、C語言程序設(shè)計第9章 文件程序設(shè)計 ?C語言程序設(shè)計?第3版 張 磊 編著 21世紀高等學校規(guī)劃教材 清華大學出版社第9章 文件程序設(shè)計9.1 文件概述 9.2 文件的根本操作9.3 文件的數(shù)據(jù)塊讀寫操作 9.4 文件的其他操作9.5 文件應(yīng)用舉例9.1 文件概述9.1.1 文件的概念9.1.2 文件的分類9.1.3 文件的一般操作過程9.1.4 文件的指針9.1.1 文件的概念文件是計算機中的一個重要概念，通常是指存儲在外部介質(zhì)上的信息的集合。存儲程序代碼的文件稱為程序文件，存儲數(shù)據(jù)的文件稱為數(shù)據(jù)文件。另外，C語言把輸入輸出設(shè)備也視為一類特殊的文件。計算機對文件的操作總體上分成輸入和輸出兩大

2、類，對文件的輸人輸出I/0過程是通過操作系統(tǒng)進行管理的。C語言程序?qū)ξ募奶幚硎峭ㄟ^標準函數(shù)庫中的文件操作函數(shù)實現(xiàn)的，使用這些函數(shù)，可以簡單、高效、平安地訪問外部數(shù)據(jù)。9.1.1 文件的概念1設(shè)備文件在C語言中，所有的外部設(shè)備均被作為文件對待，這種文件稱為設(shè)備文件。對外部設(shè)備的輸人輸出處理就是讀寫設(shè)備文件的過程。 2文件緩沖區(qū)在程序的運行過程中，程序要將保存在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)寫入磁盤，首先要建立一個“輸出文件緩沖區(qū)，這個緩沖區(qū)是一個連接計算機內(nèi)存數(shù)據(jù)與外存文件的橋梁，當向文件輸出數(shù)據(jù)時，準備輸出的數(shù)據(jù)先寫入文件緩沖區(qū)，等文件緩沖區(qū)填滿后再輸出到文件中。這一過程稱為“寫文件，是數(shù)據(jù)輸出過程。與“寫文

3、件過程相對的是要將保存在文件中的數(shù)據(jù)裝入內(nèi)存。首先要建立一個“輸入文件緩沖區(qū)，當從文件中輸入數(shù)據(jù)時，也是把讀入的數(shù)據(jù)先寫入文件緩沖區(qū)，等文件緩沖區(qū)數(shù)據(jù)裝滿之后再整個送給程序。這一過程稱為“讀文件，是數(shù)據(jù)輸入過程。9.1.1 文件的概念使用緩沖區(qū)的文件讀、寫示意圖 9.1.2 文件的分類以ASCII碼字符形式存儲的文件稱為文本文件，又叫ASCII文件。例如用高級程序語言編寫的程序文件是文本文件，用Windows “記事本程序創(chuàng)立的文件也是文本文件。文本文件是一種字符流文件，文本文件的一個字符就是一個字節(jié)，因而方便了字符的處理，不過文本文件一般要占用較大的存儲空間。二進制文件是按照數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的字

4、節(jié)序列形成的字節(jié)流文件。例如C程序的目標文件擴展名為obj和可執(zhí)行文件擴展名為exe都是二進制文件。在二進制文件中，字節(jié)信息與實際的數(shù)據(jù)位并不一一對應(yīng)，因此，假設(shè)直接顯示二進制文件內(nèi)容時，用戶看到的是一些不能識別的字符。 文本文件 二進制文件9.1.3 文件的一般操作過程使用文件的一般步驟翻開文件操作文件關(guān)閉文件翻開文件：建立用戶程序與文件的聯(lián)系，系統(tǒng)為文件開辟文件緩沖區(qū)。操作文件：是指對文件的讀、寫、追加和定位操作。讀操作：從文件中讀出數(shù)據(jù)，即將文件中的數(shù)據(jù)輸入到計算機內(nèi)存。寫操作：向文件中寫入數(shù)據(jù)，即將計算機內(nèi)存中的數(shù)據(jù)輸出到文件。追加操作：將新的數(shù)據(jù)寫到文件原有數(shù)據(jù)的后面。定位操作：移動

5、文件讀寫位置指針。關(guān)閉文件：切斷文件與程序的聯(lián)系，將文件緩沖區(qū)的內(nèi)容寫入磁盤，并釋放文件緩沖區(qū)。9.1.4 文件的指針文件型指針變量的定義FILE *變量名;例如：FILE *p;注意：由于文件類型FILE在頭文件stdio.h中定義，所以在使用FILE類型前必須先翻開stdio.h文件。如果需要對某一個文件進行讀寫操作，必須首先要指定指向它的文件指針。只有通過文件指針，才能調(diào)用相應(yīng)的文件。當程序需要同時處理多個文件時，那么需要說明多個FILE型的指針變量，使它們分別指向多個不同的文件。9.2文件的根本操作9.2.1 翻開和關(guān)閉文件9.2.2 最根本的文件讀寫函數(shù)9.2.1 翻開和關(guān)閉文件翻開

6、文件操作是使用文件的第一個步驟，而關(guān)閉文件操作那么是使用文件的最后一個步驟。C語言系統(tǒng)分別使用fopen()函數(shù)和fclose()函數(shù)實現(xiàn)文件的翻開和關(guān)閉操作。1文件翻開函數(shù)fopen()fopen()函數(shù)用來實現(xiàn)翻開文件，它解決如下3個問題： 指定要翻開的文件名； 指定文件的使用方式，如是讀文件還是寫文件等； 為翻開的文件指定一個指針變量，以便使用這個指針變量對文件進行訪問。fopen()函數(shù)的調(diào)用方式FILE *fp;fp=fopen(文件名, 使用文件的方式);例如:fp=(example.txt, r);表示要翻開的文件名為example.txt，使用文件的方式是“r方式，文件指針是f

7、p。9.2.1 翻開和關(guān)閉文件文件使用方式文件使用方式作 用r以“只讀”方式打開一個文本文件w以“只寫”方式打開一個文本文件a向文本文件尾增加數(shù)據(jù)rb以“只讀”方式打開一個二進制文件wb以“只寫”方式打開一個二進制文件ab向二進制文件尾增加數(shù)據(jù)r+以“讀/寫”方式打開一個文本文件w+以“讀/寫”方式建立一個新的文本文件a+以“讀/寫/追加”方式打開一個文本文件rb+以“讀/寫”方式打開一個二進制文件wb+以“讀/寫”方式建立一個新的二進制文件ab+以“讀/寫/追加”方式打開一個二進制文件9.2.1 翻開和關(guān)閉文件2關(guān)閉文件函數(shù)fclose()fclose()函數(shù)的一般格式fclose(文件指針

8、);功能關(guān)閉“文件指針所指向的文件，釋放翻開文件時使用的結(jié)構(gòu)體變量，斷開文件指針與文件的聯(lián)系。例如： fclose(fp);最根本的文件讀寫函數(shù)1fputc()函數(shù)一般形式fputc(ch,fp);功能將字符ch的值輸出到fp所指向的文件中。最根本的文件讀寫函數(shù)例9-1使用fputc()函數(shù)在屏幕顯示一個字符串。/* program e9-1.c */ #includevoid main() char *p=This is a example.; while(*p!=0) fputc(*p+,stdout);設(shè)備文件最根本的文件讀寫函數(shù)例9-2 把從鍵盤輸入的一個字符串寫入到磁盤文件examp

9、le.txt中。/* program e9-2.c */#includevoid main()char ch;FILE *fp; fp=fopen(example.txt,w); printf(Enter a string: );while(ch=getchar()!=n)fputc(ch,fp); fclose(fp); 最根本的文件讀寫函數(shù)2fgetc()函數(shù)從指定文件讀入一個字符，該文件必須是以讀或讀寫方式翻開的。通常使用如下的形式調(diào)用fgetc()函數(shù)ch=fgetc(fp);其中，fp為文件型指針變量，ch為字符變量。正常情況下fgetc()函數(shù)的返回值是從文件中讀出的一個字符。當翻

10、開文件并立即使用fgetc()讀文件時，fgetc()函數(shù)從文件開始位置讀取一個字符。每讀取一個字符后，文件的位置指針后移一個字符位置。假設(shè)當前讀取的是文本文件，當遇到文件結(jié)束標志時，fgetc()函數(shù)的返回值為EOF。最根本的文件讀寫函數(shù)例9-3 使用fgetc()函數(shù)輸出文件example.txt的內(nèi)容。/* program e9-3.c */#includevoid main()char ch;FILE *fp;fp=fopen(example.txt,r); while(ch=fgetc(fp)!=EOF)putchar(ch); fclose(fp); 最根本的文件讀寫函數(shù)例9-4

11、使用feof()進行文件讀取控制，輸出文件example.txt的內(nèi)容。/* program e9-4.c */#includevoid main() FILE *fp; if(fp=fopen(example.txt,r)=NULL) printf(file can not open!n); exit(1); while(!feof(fp) putchar(fgetc(fp); fclose(fp); 判斷被讀取的文件是否已經(jīng)讀完。當未遇文件結(jié)束標志時，feof()的值是0，否那么feof()的值是1。9.3文件的數(shù)據(jù)塊讀寫操作9.3.1 fwrite()函數(shù)9.3.2 fread()函數(shù)9

12、.3.1 fwrite()函數(shù)fwrite()函數(shù)的功能是把內(nèi)存中的一些數(shù)據(jù)塊寫到指定的文件中。一般調(diào)用形式fwrite(buffer,size,count,fp);其中：fp是接受數(shù)據(jù)的文件指針；buffer是數(shù)據(jù)塊的內(nèi)存首地址，通常是指針變量名、數(shù)組名等；size是一個數(shù)據(jù)塊的字節(jié)數(shù)即數(shù)據(jù)塊的大小；count是執(zhí)行一次fwrite()函數(shù)從內(nèi)存輸出到fp文件的數(shù)據(jù)塊數(shù)目。9.3.1 fwrite()函數(shù)例9-5 從鍵盤上輸入一批學生數(shù)據(jù)，然后以“stu_list文件名存儲到磁盤上。/* program e9-5.c */#include#define N 4struct student_t

13、ype char name10; int num; int score;stud; void main()int i;FILE *fp;if(fp=fopen(stu_list,wb)=NULL)printf(Can not open filen);exit(1);printf(Input data,please!n);for(i=0;iN;i+) scanf(%s%d%d,,&stud.num,&stud.score); fwrite(&stud,sizeof(struct student_type),1,fp); fclose(fp);printf(All right.n

14、);9.3.2 fread()函數(shù)fread()函數(shù)把指定文件中的一個數(shù)據(jù)塊讀到內(nèi)存中。一般調(diào)用形式fread(buffer,size,count,fp);其中：fp是讀取數(shù)據(jù)的文件指針；buffer是接受文件數(shù)據(jù)的內(nèi)存首地址，通常是指針變量名、數(shù)組名等；size是一個數(shù)據(jù)塊的字節(jié)數(shù)即數(shù)據(jù)塊的大??；count是執(zhí)行一次fread()函數(shù)讀取的數(shù)據(jù)塊的數(shù)目。例9-6 將上述stu_list文件的內(nèi)容顯示在屏幕上。/* program e9-6-1.c */#include#define N 4struct student_typechar name10;int num;int score;stu

15、d;void main()int i;FILE *fp;if(fp=fopen(stu_list,rb)=NULL)printf(Can not open file.n);exit(1);for(i=0;iN;i+)fread(&stud,sizeof(struct student_type),1,fp); printf(%-10s%4d%4dn,,stud.num,stud.score); fclose(fp);9.3.2 fread()函數(shù)再如，設(shè)有如下定義：struct student_type char name10; int num; int age;stud40;

16、 其中，結(jié)構(gòu)體數(shù)組stud的每一個元素用來存放一個學生的有關(guān)數(shù)據(jù)，假設(shè)學生的數(shù)據(jù)已存放在磁盤文件中，且該文件已翻開，并由fp指向，那么可以用下面的語句把文件中前40個學生的數(shù)據(jù)輸入到結(jié)構(gòu)體數(shù)組stud中：for(i = 0; i40;i+) fread(&studi,sizeof(struct student_type),1,fp);9.4 文件的其他操作9.4.1 文件的格式化讀寫9.4.2 文件的隨機讀寫操作9.4.3 ftell()函數(shù)9.4.4 文件的字符串操作9.4.1 文件的格式化讀寫1文件的格式化讀操作由fscanf()函數(shù)實現(xiàn)，從指定的文件中，按照說明的格式向變量提供數(shù)據(jù)。一般

17、使用格式fscanf(fp,格式字符串,輸入表列);其中fp是文件指針“格式字符串和“輸入表列與scanf()函數(shù)的相關(guān)內(nèi)容相同。例如：fscanf(fp,“%d,&m);該語句將磁盤文件中的數(shù)據(jù)送給變量m，其中的磁盤文件由fp指向。9.4.1 文件的格式化讀寫2文件的格式化寫操作由fprintf ()函數(shù)實現(xiàn)，將指定變量的值按照一定的格式寫到指定的文件中。一般使用格式fprintf(fp,格式字符串,輸出表列);說明： fp是要寫入數(shù)據(jù)的文件指針。 “格式字符串和“輸出表列與printf()函數(shù)的相關(guān)內(nèi)容形同。例如： fprintf(fp,%d,m);該語句將整型變量m按%d格式輸出到fp指

18、向的文件中。例9-7從鍵盤輸入一個字符串和一個十進制整數(shù)，將它們寫入test文件中，然后再從test文件中讀出并顯示在屏幕上。/* program e9-7.c */#includevoid main( )char s100;int a;FILE *fp;if(fp=fopen(test, w)=NULL)printf(file open error.n);exit(0);fscanf(stdin,%s%d,s,&a); fprintf(fp,%s %d,s,a); fclose(fp); if(fp=fopen(test,r)=NULL)printf(Cannot open file.n);

19、exit(0);fscanf(fp,%s%d,s,&a); fprintf(stdout,%s %dn,s,a); fclose(fp); 文件的隨機讀寫操作1fseek()函數(shù)功能：改變文件位置指針。調(diào)用形式fseek(fp,offset,position);其中： fp為文件型指針； 文件位置指針的定位由參數(shù)offset和position共同確定。position規(guī)定指針定位時的基準位置，offset規(guī)定文件位置指針離開基準位置的偏移量，它的單位是字節(jié)。position的值用整常數(shù)表示,取值范圍是0、1、2三個數(shù)之一，其意義如下：0：表示基準位置為文件的開頭位置；1：表示基準位置為文件的當

20、前位置；2：表示基準位置為文件的結(jié)尾位置，該位置在文件內(nèi)容的最后一個字節(jié)之后。9.4.2 文件的隨機讀寫操作fseek()函數(shù)調(diào)用的實例：fseek(fp,50L,0); 將位置指針移到文件頭起始第50個字節(jié)處fseek(fp,100L,1); 將位置指針從當前位置向文件尾方向移動100個字節(jié)fseek(fp,-20L,2); 將位置指針從文件末尾向文件頭方向移動20個字節(jié)9.4.2 文件的隨機讀寫操作例9-8 在例9-6中建立了學生數(shù)據(jù)文件stu_list，將其中第3個學生的成績修改為97。/* program e9-8.c */#includestruct student_type cha

21、r name10;int num;int score;stud; void main()int i,size;FILE *fp;size=sizeof(struct student_type);if(fp=fopen(stu_list,rb+)=NULL)printf(file open error.n);exit(1);fseek(fp,2*size,0);fread(&stud,size,1,fp);printf(%s %d %dn, ,stud.num,stud.score); printf(new score: );scanf(%d,&stud.score);fsee

22、k(fp,-size,1);fwrite(&stud,size,1,fp);fclose(fp);9.4.2 文件的隨機讀寫操作2. rewind()函數(shù)作用：將文件位置指針復位。調(diào)用形式rewind(fp);其中：fp為文件型指針。執(zhí)行rewind()函數(shù)后，對于fp指向的文件，不管當前的文件位置指針在何處，都使它復位到文件的開始位置。9.4.2 文件的隨機讀寫操作例9-9 在屏幕上顯示文件e9-6-2.c的內(nèi)容，并將該文件復制為文件e9-6-3.c。#includevoid main()FILE *fp1,*fp2;fp1=fopen(e9-6-2.c,r);fp2=fopen(e9-6-

23、3.c,w);while(!feof(fp1)putchar(fgetc(fp1); rewind(fp1); while(!feof(fp1)fputc(fgetc(fp1),fp2); fclose(fp1); fclose(fp2); 9.4.3 ftell()函數(shù)ftell()函數(shù)用于獲取文件位置指針，其調(diào)用形式如下： ftell(fp);其中：fp為文件指針。ftell()函數(shù)的返回值是fp所指向文件的當前讀寫位置，該值是一個長整型數(shù)，是位置指針從文件開始處到當前位置的位移量的字節(jié)數(shù)。9.4.3 ftell()函數(shù)例9-10 新建data.txt文件，檢查文件位置指針值；然后將字符串

24、Beijing 2021寫入文件中，再檢查文件位置指針的值。#include stdio.hmain( ) FILE *fp; long position; fp=fopen(data.txt,w); position=ftell(fp); printf(position=%ldn,position); fprintf(fp,Beijing 2021); position=ftell(fp); printf (position=%ldn, position); fclose(fp);9.4.4 文件的字符串操作1fgets()函數(shù)一般調(diào)用形式fgets(buffer,n,fp);作用從fp指向

25、的文件中讀取n-1個字符，然后存儲到以buffer為首地址的的內(nèi)存空間中，通常buffer是一個指針變量名、數(shù)組名等。如果在讀入 n-1個字符的過程中遇到換行符或EOF，讀入即結(jié)束。字符串讀入后在最后加一個0字符作為字符串結(jié)束標志。9.4.4 文件的字符串操作2fputs()函數(shù)調(diào)用形式fputs(buffer,fp);作用將內(nèi)存buffer中的字符串寫到fp指向的文件中，buffer可以是一個字符串常量，也可以是字符串的首地址。9.4.4 文件的字符串操作例9-11 將字符串Visual C+和Visual basic依次存入文件text中，然后將第一個字符串讀出并顯示出來。#include

26、void main()FILE *fp;char string20;fp=fopen(text,w+); fputs(Visual C+n,fp); fputs(Visual basicn,fp); rewind(fp); fgets(string,20,fp); puts(string); fclose(fp);9.5 文件應(yīng)用舉例文件復制9.5.2 存儲在文件中的學生成績排序9.5.1 文件復制例9-12 設(shè)計一個程序，實現(xiàn)任意文本文件的復制。問題分析與算法設(shè)計 由于源文件是任意的，所以源文件名應(yīng)通過鍵盤輸入；同樣，生成的目標文件名也應(yīng)由鍵盤輸入。 源文件以只讀方式翻開，目標文件以寫方式翻

27、開。 從第一個字符開始，順序逐字符讀出源文件，每讀出一個字符，立即寫入目標文件中，使用feof()函數(shù)判斷源文件的結(jié)束狀態(tài)。實現(xiàn)程序#includevoid main() char ch,source20,target20; FILE *fp_s,*fp_t; printf(Enter the source filename: ); scanf(%s,source); printf(Enter the target filename: ); scanf(%s,target); if(fp_s=fopen(source,r)=NULL) printf(Cannot open source file.n);exit(1); if(fp_t=fopen(target,w)=NULL) printf(Cannot open target file.n);exit(1); while(!feof(fp_s)fputc(fgetc(fp_s),fp_t); fclose(fp_s); fclose(fp_t);9.5.2 存儲在文件中的學生成績排序例9-13 在例9-5中，我們建立了一個stu_list文件。編寫程序，對該文件的內(nèi)容按照學習成績降序排序后顯示出來。 問題分析與算法設(shè)