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C语言初学者入门讲座 第十六讲 文件(1)

(加入日期: 2005-01-26 )

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  所谓“文件”是指一组相关数据的有序集合。 这个数据集有一个名称,叫做文件名。 实际上在前面的各章中我们已经多次使用了文件,例如源程序文件、目标文件、可执行文件、库文件 (头文件)等。文件通常是驻留在外部介质(如磁盘等)上的, 在使用时才调入内存中来。从不同的角度可对文件作不同的分类。从用户的角度看,文件可分为普通文件和设备文件两种。

  普通文件是指驻留在磁盘或其它外部介质上的一个有序数据集,可以是源文件、目标文件、可执行程序; 也可以是一组待输入处理的原始数据,或者是一组输出的结果。对于源文件、目标文件、 可执行程序可以称作程序文件,对输入输出数据可称作数据文件。

  设备文件是指与主机相联的各种外部设备,如显示器、打印机、键盘等。在操作系统中,把外部设备也看作是一个文件来进行管理,把它们的输入、输出等同于对磁盘文件的读和写。 通常把显示器定义为标准输出文件, 一般情况下在屏幕上显示有关信息就是向标准输出文件输出。如前面经常使用的printf,putchar 函数就是这类输出。键盘通常被指定标准的输入文件, 从键盘上输入就意味着从标准输入文件上输入数据。scanf,getchar函数就属于这类输入。

  从文件编码的方式来看,文件可分为ASCII码文件和二进制码文件两种。

  ASCII文件也称为文本文件,这种文件在磁盘中存放时每个字符对应一个字节,用于存放对应的ASCII码。例如,数5678的存储形式为:
ASC码:  00110101 00110110 00110111 00111000
     ↓     ↓    ↓    ↓
十进制码: 5     6    7    8 共占用4个字节。ASCII码文件可在屏幕上按字符显示, 例如源程序文件就是ASCII文件,用DOS命令TYPE可显示文件的内容。 由于是按字符显示,因此能读懂文件内容。

  二进制文件是按二进制的编码方式来存放文件的。 例如, 数5678的存储形式为: 00010110 00101110只占二个字节。二进制文件虽然也可在屏幕上显示, 但其内容无法读懂。C系统在处理这些文件时,并不区分类型,都看成是字符流,按字节进行处理。 输入输出字符流的开始和结束只由程序控制而不受物理符号(如回车符)的控制。 因此也把这种文件称作“流式文件”。

  本章讨论流式文件的打开、关闭、读、写、 定位等各种操作。文件指针在C语言中用一个指针变量指向一个文件, 这个指针称为文件指针。通过文件指针就可对它所指的文件进行各种操作。 定义说明文件指针的一般形式为: FILE* 指针变量标识符; 其中FILE应为大写,它实际上是由系统定义的一个结构, 该结构中含有文件名、文件状态和文件当前位置等信息。 在编写源程序时不必关心FILE结构的细节。例如:FILE *fp; 表示fp是指向FILE结构的指针变量,通过fp 即可找存放某个文件信息的结构变量,然后按结构变量提供的信息找到该文件, 实施对文件的操作。习惯上也笼统地把fp称为指向一个文件的指针。文件的打开与关闭文件在进行读写操作之前要先打开,使用完毕要关闭。 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,以便进行其它操作。关闭文件则断开指针与文件之间的联系,也就禁止再对该文件进行操作。

  在C语言中,文件操作都是由库函数来完成的。 在本章内将介绍主要的文件操作函数。

  文件打开函数fopen

  fopen函数用来打开一个文件,其调用的一般形式为: 文件指针名=fopen(文件名,使用文件方式) 其中,“文件指针名”必须是被说明为FILE 类型的指针变量,“文件名”是被打开文件的文件名。 “使用文件方式”是指文件的类型和操作要求。“文件名”是字符串常量或字符串数组。例如:

FILE *fp;
fp=("file a","r");

  其意义是在当前目录下打开文件file a, 只允许进行“读”操作,并使fp指向该文件。

  又如:

FILE *fphzk
fphzk=("c:\\hzk16',"rb")

  其意义是打开C驱动器磁盘的根目录下的文件hzk16, 这是一个二进制文件,只允许按二进制方式进行读操作。两个反斜线“\\ ”中的第一个表示转义字符,第二个表示根目录。使用文件的方式共有12种,下面给出了它们的符号和意义。

文件使用方式        意 义
“rt”      只读打开一个文本文件,只允许读数据
“wt”      只写打开或建立一个文本文件,只允许写数据
“at”      追加打开一个文本文件,并在文件末尾写数据
“rb”      只读打开一个二进制文件,只允许读数据
“wb”       只写打开或建立一个二进制文件,只允许写数据
“ab”       追加打开一个二进制文件,并在文件末尾写数据
“rt+”      读写打开一个文本文件,允许读和写
“wt+”      读写打开或建立一个文本文件,允许读写
“at+”      读写打开一个文本文件,允许读,或在文件末追加数 据
“rb+”      读写打开一个二进制文件,允许读和写
“wb+”      读写打开或建立一个二进制文件,允许读和写
“ab+”      读写打开一个二进制文件,允许读,或在文件末追加数据

  对于文件使用方式有以下几点说明:

  1. 文件使用方式由r,w,a,t,b,+六个字符拼成,各字符的含义是:

  r(read): 读
  w(write): 写
  a(append): 追加
  t(text): 文本文件,可省略不写
  b(banary): 二进制文件
  +: 读和写

  2. 凡用“r”打开一个文件时,该文件必须已经存在, 且只能从该文件读出。

  3. 用“w”打开的文件只能向该文件写入。 若打开的文件不存在,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。

  4. 若要向一个已存在的文件追加新的信息,只能用“a ”方式打开文件。但此时该文件必须是存在的,否则将会出错。

  5. 在打开一个文件时,如果出错,fopen将返回一个空指针值NULL。在程序中可以用这一信息来判别是否完成打开文件的工作,并作相应的处理。因此常用以下程序段打开文件:

if((fp=fopen("c:\\hzk16","rb")==NULL)
{
printf("\nerror on open c:\\hzk16 file!");
getch();
exit(1);
}

  这段程序的意义是,如果返回的指针为空,表示不能打开C盘根目录下的hzk16文件,则给出提示信息“error on open c:\ hzk16file!”,下一行getch()的功能是从键盘输入一个字符,但不在屏幕上显示。在这里,该行的作用是等待, 只有当用户从键盘敲任一键时,程序才继续执行, 因此用户可利用这个等待时间阅读出错提示。敲键后执行exit(1)退出程序。

  6. 把一个文本文件读入内存时,要将ASCII码转换成二进制码, 而把文件以文本方式写入磁盘时,也要把二进制码转换成ASCII码,因此文本文件的读写要花费较多的转换时间。对二进制文件的读写不存在这种转换。

  7. 标准输入文件(键盘),标准输出文件(显示器 ),标准出错输出(出错信息)是由系统打开的,可直接使用。文件关闭函数fClose文件一旦使用完毕,应用关闭文件函数把文件关闭, 以避免文件的数据丢失等错误。

  fclose函数

  调用的一般形式是: fclose(文件指针); 例如:

  fclose(fp); 正常完成关闭文件操作时,fclose函数返回值为0。如返回非零值则表示有错误发生。文件的读写对文件的读和写是最常用的文件操作。

  在C语言中提供了多种文件读写的函数:

  ·字符读写函数 :fgetc和fputc

  ·字符串读写函数:fgets和fputs

  ·数据块读写函数:freed和fwrite

  ·格式化读写函数:fscanf和fprinf

  下面分别予以介绍。使用以上函数都要求包含头文件stdio.h。字符读写函数fgetC和fputC字符读写函数是以字符(字节)为单位的读写函数。 每次可从文件读出或向文件写入一个字符。

  一、读字符函数fgetc

  fgetc函数的功能是从指定的文件中读一个字符,函数调用的形式为: 字符变量=fgetc(文件指针); 例如:ch=fgetc(fp);其意义是从打开的文件fp中读取一个字符并送入ch中。

  对于fgetc函数的使用有以下几点说明:

  1. 在fgetc函数调用中,读取的文件必须是以读或读写方式打开的。

  2. 读取字符的结果也可以不向字符变量赋值,例如:fgetc(fp);但是读出的字符不能保存。

  3. 在文件内部有一个位置指针。用来指向文件的当前读写字节。在文件打开时,该指针总是指向文件的第一个字节。使用fgetc 函数后, 该位置指针将向后移动一个字节。 因此可连续多次使用fgetc函数,读取多个字符。 应注意文件指针和文件内部的位置指针不是一回事。文件指针是指向整个文件的,须在程序中定义说明,只要不重新赋值,文件指针的值是不变的。文件内部的位置指针用以指示文件内部的当前读写位置,每读写一次,该指针均向后移动,它不需在程序中定义说明,而是由系统自动设置的。

  [例10.1]读入文件e10-1.c,在屏幕上输出。

#include<stdio.h>
main()
{
FILE *fp;
char ch;
if((fp=fopen("e10_1.c","rt"))==NULL)
{
printf("Cannot open file strike any key exit!");
getch();
exit(1);
}
ch=fgetc(fp);
while (ch!=EOF)
{
putchar(ch);
ch=fgetc(fp);
}
fclose(fp);
}

  本例程序的功能是从文件中逐个读取字符,在屏幕上显示。 程序定义了文件指针fp,以读文本文件方式打开文件“e10_1.c”, 并使fp指向该文件。如打开文件出错, 给出提示并退出程序。程序第12行先读出一个字符,然后进入循环, 只要读出的字符不是文件结束标志(每个文件末有一结束标志EOF)就把该字符显示在屏幕上,再读入下一字符。每读一次,文件内部的位置指针向后移动一个字符,文件结束时,该指针指向EOF。执行本程序将显示整个文件。

  二、写字符函数fputc

  fputc函数的功能是把一个字符写入指定的文件中,函数调用的 形式为: fputc(字符量,文件指针); 其中,待写入的字符量可以是字符常量或变量,例如:fputc('a',fp);其意义是把字符a写入fp所指向的文件中。

  对于fputc函数的使用也要说明几点:

  1. 被写入的文件可以用、写、读写,追加方式打开,用写或读写方式打开一个已存在的文件时将清除原有的文件内容,写入字符从文件首开始。如需保留原有文件内容,希望写入的字符以文件末开始存放,必须以追加方式打开文件。被写入的文件若不存在,则创建该文件。

  2. 每写入一个字符,文件内部位置指针向后移动一个字节。

  3. fputc函数有一个返回值,如写入成功则返回写入的字符, 否则返回一个EOF。可用此来判断写入是否成功。

  [例10.2]从键盘输入一行字符,写入一个文件, 再把该文件内容读出显示在屏幕上。

#include<stdio.h>
main()
{
FILE *fp;
char ch;
if((fp=fopen("string","wt+"))==NULL)
{
printf("Cannot open file strike any key exit!");
getch();
exit(1);
}
printf("input a string:\n");
ch=getchar();
while (ch!='\n')
{
fputc(ch,fp);
ch=getchar();
}
rewind(fp);
ch=fgetc(fp);
while(ch!=EOF)
{
putchar(ch);
ch=fgetc(fp);
}
printf("\n");
fclose(fp);
}

  程序中第6行以读写文本文件方式打开文件string。程序第13行从键盘读入一个字符后进入循环,当读入字符不为回车符时, 则把该字符写入文件之中,然后继续从键盘读入下一字符。 每输入一个字符,文件内部位置指针向后移动一个字节。写入完毕, 该指针已指向文件末。如要把文件从头读出,须把指针移向文件头, 程序第19行rewind函数用于把fp所指文件的内部位置指针移到文件头。 第20至25行用于读出文件中的一行内容。

  [例10.3]把命令行参数中的前一个文件名标识的文件, 复制到后一个文件名标识的文件中, 如命令行中只有一个文件名则把该文件写到标准输出文件(显示器)中。

#include<stdio.h>
main(int argc,char *argv[])
{
FILE *fp1,*fp2;
char ch;
if(argc==1)
{
printf("have not enter file name strike any key exit");
getch();
exit(0);
}
if((fp1=fopen(argv[1],"rt"))==NULL)
{
printf("Cannot open %s\n",argv[1]);
getch();
exit(1);
}
if(argc==2) fp2=stdout;
else if((fp2=fopen(argv[2],"wt+"))==NULL)
{
printf("Cannot open %s\n",argv[1]);
getch();
exit(1);
}
while((ch=fgetc(fp1))!=EOF)
fputc(ch,fp2);
fclose(fp1);
fclose(fp2);
}

  本程序为带参的main函数。程序中定义了两个文件指针 fp1 和fp2,分别指向命令行参数中给出的文件。如命令行参数中没有给出文件名,则给出提示信息。程序第18行表示如果只给出一个文件名,则使fp2指向标准输出文件(即显示器)。程序第25行至28行用循环语句逐个读出文件1中的字符再送到文件2中。再次运行时,给出了一个文件名(由例10.2所建立的文件), 故输出给标准输出文件stdout,即在显示器上显示文件内容。第三次运行,给出了二个文件名,因此把string中的内容读出,写入到OK之中。可用DOS命令type显示OK的内容:

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