第9章文件處理

9.1C語言中的文件9.2文件類型指針9.3文件操作9.1C語言中的文件

C語言中的文件為流式文件，即把文件看作是一個有序的字符流。每個文件或者以文件結(jié)束標志結(jié)束，或者在特定的字節(jié)號處結(jié)束(這個特定的字節(jié)號登記在由系統(tǒng)維護和管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中)，如圖9―1所示。圖9―1由n個字符構(gòu)成的字符流(c文件)當打開一個文件的時候，該文件就和某個流關(guān)聯(lián)起來。執(zhí)行程序會自動打開三個標準文件——標準輸入文件、標準輸出文件和標準錯誤文件以及與這三個文件相連的三種流——標準輸入流、標準輸出流和標準錯誤流。流是文件和數(shù)據(jù)之間通信的通道。圖9―2兩種文件形式與內(nèi)存形式之間的關(guān)系由圖9―2可以看出，二進制文件的好處是：占用存儲空間少；文件形式和內(nèi)存形式一致，不需要轉(zhuǎn)換，因而處理起來速度快。我們還應(yīng)該了解一下操作系統(tǒng)對文件處理的方式。C語言目前使用的磁盤文件系統(tǒng)主要是“緩沖文件系統(tǒng)”，所謂緩沖文件系統(tǒng)是指在程序的數(shù)據(jù)區(qū)和磁盤文件之間并不是直接通信的，而是通過緩沖區(qū)相聯(lián)系的。所謂緩沖區(qū)，實際上也是內(nèi)存中的一空間。在輸入數(shù)據(jù)時，先把數(shù)據(jù)從磁盤讀到“輸入緩沖區(qū)”中，等輸入緩沖區(qū)已滿或強制把它清空時再把其中的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)區(qū)進行處理。處理后的數(shù)據(jù)要送入文件保存，但這也不是隨處理隨傳送的，而是先放到“輸出緩沖區(qū)”，等輸出緩沖區(qū)已滿或強制將其清空時再把其中的數(shù)據(jù)送到磁盤文件。也就是說不一定每執(zhí)行一次輸入/輸出語句就實際訪問磁盤文件一次，而是多次讀寫對應(yīng)一次磁盤訪問。緩沖區(qū)的大小隨機器而異，且由系統(tǒng)自動設(shè)置，其大小一般為512字節(jié)或其整數(shù)倍。緩沖文件系統(tǒng)的示意圖如圖9―3所示。

圖9―3緩沖文件系統(tǒng)示意圖9.2文件類型指針文件指針在緩沖文件系統(tǒng)中處理磁盤文件時有重要的作用。要運行一個文件，必須知道與該文件有關(guān)的信息，比如文件名，文件狀態(tài)，文件當前的讀寫位置，文件緩沖區(qū)的大小與位置等等。這些信息被系統(tǒng)保存在一個結(jié)構(gòu)體中，這個結(jié)構(gòu)體中的信息組成了文件類型。系統(tǒng)為該類型起了個專用的名字：FILE。FILE類型的結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)有關(guān)，也就是說該結(jié)構(gòu)的成員隨系統(tǒng)對文件處理的方式的不同而不同。TurboC系統(tǒng)的文件結(jié)構(gòu)類型為：

typedef

struct{

intlevel;/*緩沖區(qū)被占用的程度*/ unsignedflags;/*文件狀態(tài)標記*/charfd；/*文件描述符*/unsignedcharhold;/*如無緩沖區(qū)，則不讀取字符*/

int

bsize;/*緩沖區(qū)大小*/unsignedchar*buffer;/*文件緩沖區(qū)指針*/unsignedchar*curp;/*文件定位指針*/unsignedistemp;/*暫時文件指示器*/shorttoken;/*用于有效性檢查*/}FILE;

C語言程序要求，在對一個文件進行處理時，需首先定義一個FILE類型的指針，即建立一個FILE類型的指針變量，該指針變量用于指向系統(tǒng)內(nèi)存中的一個FILE類型的結(jié)構(gòu)體(即文件信息區(qū))，結(jié)構(gòu)體中保存著當前處理文件的相關(guān)信息。文件指針的定義形式為：

FILE*<文件指針名>

例如：

FILE*fp1,*fp2,*fp［3］；則文件指針fp1和fp2可以指向某個文件結(jié)構(gòu)體而訪問該文件。文件指針數(shù)組fp中有3個文件的信息。9.3文件操作

9.3.1文件的打開與關(guān)閉文件在使用之前必須打開，處理完之后必須關(guān)閉。

1.文件的打開文件的打開是由調(diào)用fopen函數(shù)實現(xiàn)的，其格式為：

<文件指針>=fopen(<文件名>，<打開方式>)<文件指針>即類型為FILE的指針變量；<文件名>為DOS文件名，是一個字符串；<打開方式>也是個字符串，指出文件打開的目的。文件的打開方式列于表9―1中，其中列出了各種文件的打開方式，隱含的是打開ASCII文件，如果打開的是二進制文件，則增加一個字符b(binary)。其他字符的含義為：r代表read,用于讀；w代表write，用于寫；a代表append,用于追加。表9―1文件的打開方式說明：

(1)凡是打開方式字符串中含有字符“r”的，所打開的文件必須是已存在的文件，對不存在的文件不能打開讀。

(2)凡是打開方式中帶有“w”字符的，所打開的文件可以是已經(jīng)存在的，也可以是尚不存在的。若不存在時，則先要建立一個新文件，然后在里面寫內(nèi)容；若文件已經(jīng)存在，則會把原文件的內(nèi)容覆蓋掉，寫入新的內(nèi)容。

(3)凡含有字符“a”，以追加方式打開的文件也可以不存在，若不存在則建立一個新文件后再追加；若已存在，則在文件的尾部追加。

(4)以“r+”和“w+”方式打開的文件都是既可用于讀，又可用于寫的。其差別是，以“w+”方式打開的是一個新文件，應(yīng)先寫入內(nèi)容，然后可以讀。

(5)在打開文件的操作中有可能出現(xiàn)故障，如當文件所在的磁盤未準備好時，不能把文件打開，這時打開文件函數(shù)fopen就返回NULL值。

(6)有三個和標準輸入/輸出流對應(yīng)的設(shè)備文件不需用戶打開，在執(zhí)行程序時，系統(tǒng)自動將它們打開。這三個文件是標準輸入文件、標準輸出文件和標準出錯文件，指向它們的文件指針分別是stdin、stdout和stderr。

2.文件的關(guān)閉文件使用后必須及時關(guān)閉，以保護其中的數(shù)據(jù)。關(guān)閉就是使文件指針不再指向該文件，它可以再去指向其他文件。關(guān)閉文件的操作還有一個作用是清除緩沖區(qū)。在文件處理的最后，緩沖區(qū)中可能尚有一些數(shù)據(jù)，關(guān)閉操作首先把這些數(shù)據(jù)送入磁盤文件，然后再釋放文件指針。因此，如果不關(guān)閉文件，則留在緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)就會丟失。關(guān)閉文件用fclose函數(shù)，其格式為：

fclose(<文件指針名>)

9.3.2文件的輸入和輸出文件的輸入/輸出操作一般是按以下步驟進行的：

(1)用fopen函數(shù)打開文件；

(2)對文件進行讀/寫操作；

(3)用fclose函數(shù)關(guān)閉文件。對已打開的文件的輸入/輸出操作是通過文件指針進行的，實際上是由一些標準的讀/寫函數(shù)完成的。所謂文件的輸入是指用一些具有讀功能的函數(shù)把磁盤文件中的數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存；所謂文件的輸出是指用一些具有寫功能的函數(shù)把內(nèi)存中的數(shù)據(jù)寫入磁盤文件。

1.文件的字符輸入/輸出函數(shù)fgetc和fputc1)fgetc函數(shù)

fgetc函數(shù)的調(diào)用格式為：

<字符變量>=fgetc(<文件指針>)

功能：從<文件指針>所指的文件中讀入一個字符賦給<字符變量>(在內(nèi)存中)。

2)fputc函數(shù)設(shè)ch為字符類型，則其調(diào)用格式為：

fputc(ch,<文件指針>)

功能：把字符ch(變量或常量)放入<文件指針>所指的文件中。如果操作失敗，則返回一個EOF。如果文件指針為標準輸出文件指針stdout，則有：

fputc(ch,stdout)=putchar(ch)

這也在頭文件<stdio.h>中作了宏定義：＃defineputchar(ch)fputc(ch,stdout)

對標準輸入/輸出文件而言，用getchar()和putchar()更為簡單。

3)用字符輸入輸出函數(shù)處理文件

【例9―1】文本文件復(fù)制。把文件c:\f1.bat進行復(fù)制，新文件為a:\f2.bat。＃include<stdio.h>main(){FILE*fp1,*fp2;charc;if(((fp1=fopen(″c:\\f1.bat″,″r″))==NULL)||((fp2=fopen(″a:\\f2.bat″,″w″))==NULL))

{printf(″openfail\n″); exit(0);}while(!feof(fp1)){c=fgetc(fp1);fputc(c,fp2);}fclose(fp1);fclose(fp2);return0;}該程序是把c盤上的批處理文件拷貝到a盤上。c盤上的文件作為數(shù)據(jù)的提供者，以“r”方式打開；a盤上的文件作為數(shù)據(jù)接收者，以“w”方式打開。while(!feof(fp1))等價于while(feof(fp1)==0)，即文件fp1未結(jié)束。

【例9―2】實現(xiàn)操作系統(tǒng)命令提示符下的文件連接功能，如

c:\>appendfile1file2

命令實現(xiàn)把文件file1追加到文件file2的末尾。程序如下：＃include<stdio.h>

main(int

argc,char*argv［］){FILE*fp1,*fp2;

intc;

if(argc!=3) {printf(″USAGE:file1file2\n″);

exit(0);}if(((fp1=fopen(argv［1］,″r″))=NULL)||;((fp2=fopen(argv［2］,″a″))==NULL)){printf(″Openfail\n″);exit(0);}

while((c=fgetc(fp1))!=EOF)fputc(c,fp2)；

fclose(fp1);fclose(fp2);return0;}

2.文件的字符串輸入/輸出函數(shù)fgets()和fputs()1)fgets()函數(shù)

fgets函數(shù)的調(diào)用格式為：

fgets(str,n,fp)

其中，str為指定的字符數(shù)組；n為包括“\０”字符在內(nèi)的字符個數(shù)；fp為文件指針。

功能：從fp所指文件中讀取n-1個字符(留一個字符給′\0′)，并把它們放入str字符數(shù)組中。當滿足下列條件之一時，讀取結(jié)束：

(1)已經(jīng)讀取了n-1個字符；

(2)當前讀到的字符為回車符；

(3)已讀到文件的末尾。

2)fputs函數(shù)

fputs函數(shù)的調(diào)用格式為：

fputs(str,fp)

其中，fp為文件指針，str為一字符串，它可以是指向字符串的指針，也可以是字符數(shù)組名，還可以是字符串常量。功能：把指定的字符串放到指定的文件中。

fputs函數(shù)在將字符串寫入文件時，把字符串后的′\0′字符自動舍去。同樣的，

fputs(str,stdout)≠puts(str)

因為puts()函數(shù)是把字符串尾部的′\0′字符變成回車符輸出，而fputs函數(shù)則是舍去字符串末尾的′\0′字符。

fputs函數(shù)若輸出成功，返回值為0；若輸出失敗，返回值為EOF(即-1)。【例9―3】＃include<stdio.h>main(){ charstr［10］；

gets(str);

puts(str);

puts(str);

putchar(′\n′);

fputs(str,stdout);

fputs(str,stdout); return0;};運行輸出：

very/*輸入*/very/*兩個puts的輸出*/very

veryvery/*兩個fputs的輸出*/

分析運行結(jié)果可以看出：輸入中的回車符變?yōu)椤鋅0′附在最后；用puts函數(shù)輸出時遇到′\0′變?yōu)榛剀嚪麚Q行，因此有兩行“very”。在輸出第二個“very”并換行后又執(zhí)行putchar(′\n′)，則又空出一行。當遇到fputs時，輸出“very”后不換行，則第二個“very”就在同一行輸出了。

【例9―4】將一個磁盤文件上的內(nèi)容加上行序號顯示在屏幕上，并復(fù)制到另一個磁盤文件中。＃include<stdio.h>

＃include<stdlib.h>

main(int

argc,char*argv［］){charbuff［256］；

FILE*fp1,*fp2；

intline;

if(argc!=3){puts(″3parameters\n″)；

exit(0)；

}

if(((fp1=fopen(argv［1］,″r″))=NULL||((fp2=fopen(argv［2］,″w″))=NULL)) {printf(″Openfail\n″)；

exit(0)；

} line=1；

while(fgets(buff,256,fp1)!=NULL) {printf(″%3d:%s″,line++,buff); fputs(buff,fp2); }fclose(fp1)；

fclose(fp2)；

return0；}函數(shù)fgets從fp1文件中輸入一行字符送入buff緩沖區(qū)中，然后用printf函數(shù)語句把它的行號與buff中的字符串送到顯示器顯示，又用fputs函數(shù)把該行送入文件fp2中。這是在DOS命令提示符下進行的操作，所以在把程序編譯、連接后，生成.exe文件，設(shè)文件名為fcopy,則在執(zhí)行

c:\>fcopyfile1.txtfile2.txt

之后，file1中的內(nèi)容既在屏幕上顯示，又被復(fù)制到文件file2中。

3.文件數(shù)據(jù)塊的輸入/輸出函數(shù)fread和fwrite

fgetc和fputc函數(shù)一次只能讀寫一個字符，fgets和fputs函數(shù)一次只能讀寫不能確定字符個數(shù)的一串字符。但是，在程序的應(yīng)用中，我們常常需要能夠一次讀寫有一定字符長度的數(shù)據(jù)，比如一個記錄等等，為此C語言又提供了兩個這樣的讀/寫函數(shù)即fread和fwrite函數(shù)。

1)fread函數(shù)

fread函數(shù)調(diào)用的一般格式為：

fread(buf,size,count,fp)；其中buf是一個指針，指向輸入數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的起始地址；size為要讀取的字節(jié)個數(shù)；count為要讀取多少個size字節(jié)的數(shù)據(jù)項；fp為指向由fopen打開的文件的指針。功能：從fp指定的文件中讀取size*count個字節(jié)的數(shù)據(jù)，并把它放入由buf指定的內(nèi)存中。當文件以二進制形式打開(即fp=fopen(″file1″,″rb″);)時，fread函數(shù)就可以用來讀取各種類型的數(shù)據(jù)信息。如：

fread(fbuf,sizeof(float),4,fp)；則從fp指定的文件中讀出4個大小為size(float)的數(shù)據(jù)放入fbuf中，fbuf為一實型數(shù)組名，也是其第一個元素的地址。

fread函數(shù)的返回值：若讀取成功，則返回讀取的項數(shù)即count值；若讀取失敗，則返回-1。

2)fwrite函數(shù)

fwrite函數(shù)調(diào)用的格式為：

fwrite(buf,size,count,fp)；其中，參數(shù)的個數(shù)和類型與fread函數(shù)完全一樣，只是它進行相反的操作。這里的buf是輸出數(shù)據(jù)在內(nèi)存中存放的地址。功能：把buf中大小為size*count個字節(jié)的數(shù)據(jù)寫入fp指定的文件中。如語句：

fwrite(ibuf,2,5,fp)；是把整型數(shù)組中的5個整數(shù)寫入fp指定的文件中。返回值：若輸出成功，則返回寫入文件中的數(shù)據(jù)項數(shù)；若輸出失敗，則返回-1。常常聯(lián)合使用fread和fwrite函數(shù)對二進制文件進行讀寫。

【例9―5】從鍵盤錄入n個學生的準考證號、姓名、總分，把這些數(shù)據(jù)保存到磁盤文件kaosheng.lst中，然后再從磁盤文件中讀出并在屏幕上顯示出來。＃include<stdio.h>

＃defineN500

structstudent{unsignedlongno;charname［15］；

floatscore;}stud［N］；

typede

fstructstudentSTU；

voidsave(void);voidload(void);

intm=0;main(){

inti,m;

printf(″Input

studentnumbern:1≤n≤N\n″)；

scanf(″%d″,&m)；

for(i=0;i<m;i++)

scanf(″%lu%s%f″,&stud[i].no,stud[i].name,&stud[i].score)；

save(); load(); return0;}voidsave(void){FILE*fp；

inti;

if((fp=fopen(″A:\\kaosheng.lst″,″wb″)==NULL){

printf(″Openfail\n″); exit(0); }

for(i=0;i<m;i++)

if(fwrite(&stud［i］,sizeof(STU),1,fp)!=1){

printf(″Filewriteerror!\n″); exit(0)；

}

fclose(fp)；}voidload(void){inti;

if((fp=fopen(″A:\\kaosheng.lst″,″rb″))=NULL) {printf(″Openfail\n″);exit(0)；

}for(i=0;i<m;i++) {if(fread(&stud[i],sizeof(STU),1,fp)!=1)

{printf(″Filereaderror\n″); exit(0)；

}

printf(″No:%lu\tName:%s\tscore:%f\n″,stud[i].no,

stud[i].name,stud[i].score);}

fclose(fp)；}在save和load函數(shù)中都是用if語句的條件判斷，即利用fwrite和fread函數(shù)成功執(zhí)行后返回寫入和讀出的數(shù)據(jù)塊的項數(shù)的特點來完成輸入/輸出工作的，使程序顯得非常簡潔；另外使用typedef把一個長的結(jié)構(gòu)體類型名structs

tudent簡稱為STU，這樣在程序中簡化了書寫。

4.文件的格式化輸入/輸出函數(shù)fscanf和fprintf

這兩個函數(shù)的調(diào)用格式分別是：

fscanf(<文件指針>，<格式控制串>，<輸入列表>)

fprintf(<文件指針>，<格式控制串>，<輸出列表>)

它們的作用與scanf函數(shù)和printf函數(shù)幾乎一樣，差別只在于它們可以對任何文件進行輸入/輸出，而scanf和printf只對終端設(shè)備進行。因此使用fscanf和fprintf函數(shù)時應(yīng)該帶一個文件指針，如

fscanf(fp,″%d%f″,&i,&x);

表示從fp所指文件中讀入一個整數(shù)給i，一個浮點數(shù)給x(這樣做要非常小心，必須先要知道磁盤上的數(shù)據(jù)是如何存儲的)。

9.3.3文件的定位我們已經(jīng)知道，C語言中的文件是流式文件，處理文件的方式是順序處理。文件一打開，就有一個定位指針指向規(guī)定的地方，隨著讀寫的進行，定位指針自動向下移動。但在很多情況下需要改變這種順序讀寫的方法，即能任意指定讀寫位置，為此C語言又提供了相應(yīng)的函數(shù)，主要有：返回文件定位指針當前位置的函數(shù)ftell()、改變文件定位指針當前位置的函數(shù)fseek()和重新把文件定位指針置于文件頭的函數(shù)rewind()。

1.ftell函數(shù)該函數(shù)的功能是返回文件定位指針的當前位置，即相對于文件頭的位移量(長整型)，文件頭的位置定為0。函數(shù)的參數(shù)是文件指針。如果該函數(shù)運行不正常，則返回值為-1L，表示出錯。程序中可利用返回值來判斷函數(shù)調(diào)用是否出錯，如

i=ftell(fp)；

if(i==-1L)printf(″ERROR\n″);

當文件剛打開時，ftell返回值為0L。

2.rewind函數(shù)該函數(shù)的功能是把文件定位指針重新拉回到文件開頭。這在對文件進行多遍操作時非常有用，即不需要反復(fù)進行文件關(guān)閉與打開操作，只需調(diào)用rewind函數(shù)即可。其調(diào)用格式為：

rewind(fp)；表示把fp所指文件的定位指針拉回到文件頭，不管它現(xiàn)在處于什么位置。

3.fseek函數(shù)該函數(shù)的功能是把文件定位指針設(shè)置到需要的地方。該函數(shù)的調(diào)用格式為：

fseek(<文件指針>，<位移量>，<起始點>)；其中，<位移量>是長整型，長整型的標志是整型數(shù)據(jù)后加字符“Ｌ”；位移量可正可負，正代表向后(尾)，負代表向前(頭)；<起始點>即位移的參照點，共有三個，可以用名字，也可用相應(yīng)的數(shù)字表示。具體情況如表9―2所示。表9―2起始點的表示例如：

fseek(fp,50L,0);/*定位于距文件頭50個字節(jié)處*/fseek(fp,-25L,1)；/*定位于當前位置前25個字節(jié)處*/

fseek(fp,-10L,2);/*定位于文件尾前10個字節(jié)處*/

【例9―6】設(shè)文件stu.txt中存有40名學生的信息，學號從1到40編號。將學生的信息按學號的奇偶分為兩組，分別加以輸出。＃include<stdio.h>

＃defineN40

structstudent{intno;charname［１５］；

floatscore;}stud［N］；

typedef

structstudentSTU;main(){FILE*fp;

inti;

if((fp=fopen(″a:\\stu.txt″,″rb″)==NULL){printf(″Openfail\n″);exit(0);}

printf(″Listoddno.students:\n″);

for(i=0;i<N;i++){fseek(fp,2*i*sizeof(STU),0);

if(fread(&stud［i］,s