第十章: C語言文件編程(上)

1.1 文件的基本概念

所謂“文件”是指一組相關數據的有序集合。 這個數據集有一個名稱，叫做文件名。 實際上在前面的各章中我們已經多次使用了文件，例如源程序文件、目標文件、可執行文件、庫文件 (頭文件)等。文件通常是駐留在外部介質(如磁盤等)上的， 在使用時才調入內存中來。從不同的角度可對文件作不同的分類。從用戶的角度看，文件可分為普通文件和設備文件兩種。

普通文件是指駐留在磁盤或其它外部介質上的一個有序數據集，可以是源文件、目標文件、可執行程序； 也可以是一組待輸入處理的原始數據，或者是一組輸出的結果。對于源文件、目標文件、 可執行程序可以稱作程序文件，對輸入輸出數據可稱作數據文件。

設備文件是指與主機相聯的各種外部設備，如顯示器、打印機、鍵盤等。在操作系統中，把外部設備也看作是一個文件來進行管理，把它們的輸入、輸出等同于對磁盤文件的讀和寫。 通常把顯示器定義為標準輸出文件， 一般情況下在屏幕上顯示有關信息就是向標準輸出文件輸出。如前面經常使用的printf,putchar 函數就是這類輸出。鍵盤通常被指定標準的輸入文件， 從鍵盤上輸入就意味著從標準輸入文件上輸入數據。scanf,getchar函數就屬于這類輸入。

從文件編碼的方式來看，文件可分為ASCII碼文件和二進制碼文件兩種。

ASCII文件也稱為文本文件，這種文件在磁盤中存放時每個字符對應一個字節，用于存放對應的ASCII碼。例如，數5678的存儲形式為：

ASC碼： 　00110101 00110110 00110111 00111000 　　　　　↓ 　　　　↓　　　　↓ 　　　↓ 十進制碼： 5　　　　　6　　　　7　　　　8 共占用4個字節。

ASCII碼文件可在屏幕上按字符顯示， 例如源程序文件就是ASCII文件，用DOS命令TYPE可顯示文件的內容。 由于是按字符顯示，因此能讀懂文件內容。

二進制文件是按二進制的編碼方式來存放文件的。 例如， 數5678的存儲形式為： 00010110 00101110只占二個字節。二進制文件雖然也可在屏幕上顯示， 但其內容無法讀懂。C系統在處理這些文件時，并不區分類型，都看成是字符流，按字節進行處理。 輸入輸出字符流的開始和結束只由程序控制而不受物理符號(如回車符)的控制。 因此也把這種文件稱作“流式文件”。

本章討論流式文件的打開、關閉、讀、寫、 定位等各種操作。文件指針在Ｃ語言中用一個指針變量指向一個文件， 這個指針稱為文件指針。通過文件指針就可對它所指的文件進行各種操作。 定義說明文件指針的一般形式為： FILE* 指針變量標識符； 其中FILE應為大寫，它實際上是由系統定義的一個結構， 該結構中含有文件名、文件狀態和文件當前位置等信息。 在編寫源程序時不必關心FILE結構的細節。例如：FILE *fp； 表示fp是指向FILE結構的指針變量，通過fp 即可找存放某個文件信息的結構變量，然后按結構變量提供的信息找到該文件， 實施對文件的操作。習慣上也籠統地把fp稱為指向一個文件的指針。文件的打開與關閉文件在進行讀寫操作之前要先打開，使用完畢要關閉。 所謂打開文件，實際上是建立文件的各種有關信息， 并使文件指針指向該文件，以便進行其它操作。關閉文件則斷開指針與文件之間的聯系，也就禁止再對該文件進行操作。

在Ｃ語言中，文件操作都是由庫函數來完成的。 在本章內將介紹主要的文件操作函數。

1.2 文件打開函數fopen

fopen函數用來打開一個文件，其調用的一般形式為： 文件指針名=fopen(文件名，使用文件方式) 其中，“文件指針名”必須是被說明為FILE 類型的指針變量，“文件名”是被打開文件的文件名。 “使用文件方式”是指文件的類型和操作要求。“文件名”是字符串常量或字符串數組。例如：

FILE *fp； fp=("file a","r");

其意義是在當前目錄下打開文件file a， 只允許進行“讀”操作，并使fp指向該文件。

又如：

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

其意義是打開C驅動器磁盤的根目錄下的文件hzk16， 這是一個二進制文件，只允許按二進制方式進行讀操作。兩個反斜線“\ ”中的第一個表示轉義字符，第二個表示根目錄。使用文件的方式共有12種，下面給出了它們的符號和意義。

文件使用方式 　　　　　　　意 義 “rt”　　　　　　只讀打開一個文本文件，只允許讀數據 “wt”　　　　　　只寫打開或建立一個文本文件，只允許寫數據 “at”　　　　　　追加打開一個文本文件，并在文件末尾寫數據 “rb”　　　　　　只讀打開一個二進制文件，只允許讀數據 “wb”　　　　 　 只寫打開或建立一個二進制文件，只允許寫數據 “ab” 　　　　 　追加打開一個二進制文件，并在文件末尾寫數據 “rt+”　　　　　 讀寫打開一個文本文件，允許讀和寫 “wt+”　　　　　 讀寫打開或建立一個文本文件，允許讀寫 “at+”　　　　　 讀寫打開一個文本文件，允許讀，或在文件末追加數 據 “rb+”　　　　　 讀寫打開一個二進制文件，允許讀和寫 “wb+”　　　　　 讀寫打開或建立一個二進制文件，允許讀和寫 “ab+” 　　　　　讀寫打開一個二進制文件，允許讀，或在文件末追加數據

對于文件使用方式有以下幾點說明：

文件使用方式由r,w,a,t,b，+六個字符拼成，各字符的含義是：

r(read): 讀 w(write): 寫 a(append): 追加 t(text): 文本文件，可省略不寫 b(banary): 二進制文件 +: 讀和寫

凡用“r”打開一個文件時，該文件必須已經存在， 且只能從該文件讀出。

用“w”打開的文件只能向該文件寫入。 若打開的文件不存在，則以指定的文件名建立該文件，若打開的文件已經存在，則將該文件刪去，重建一個新文件。

若要向一個已存在的文件追加新的信息，只能用“a ”方式打開文件。但此時該文件必須是存在的，否則將會出錯。

在打開一個文件時，如果出錯，fopen將返回一個空指針值NULL。在程序中可以用這一信息來判別是否完成打開文件的工作，并作相應的處理。因此常用以下程序段打開文件：

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

這段程序的意義是，如果返回的指針為空，表示不能打開C盤根目錄下的hzk16文件，則給出提示信息“error on open c:\ hzk16file!”，下一行getch()的功能是從鍵盤輸入一個字符，但不在屏幕上顯示。在這里，該行的作用是等待， 只有當用戶從鍵盤敲任一鍵時，程序才繼續執行， 因此用戶可利用這個等待時間閱讀出錯提示。敲鍵后執行exit(1)退出程序。

把一個文本文件讀入內存時，要將ASCII碼轉換成二進制碼， 而把文件以文本方式寫入磁盤時，也要把二進制碼轉換成ASCII碼，因此文本文件的讀寫要花費較多的轉換時間。對二進制文件的讀寫不存在這種轉換。

標準輸入文件(鍵盤)，標準輸出文件(顯示器 )，標準出錯輸出(出錯信息)是由系統打開的，可直接使用。文件關閉函數fclose文件一旦使用完畢，應用關閉文件函數把文件關閉， 以避免文件的數據丟失等錯誤。

1.3 fclose函數

調用的一般形式是： fclose(文件指針)；

例如：fclose(fp);

正常完成關閉文件操作時，fclose函數返回值為0。如返回非零值則表示有錯誤發生。文件的讀寫對文件的讀和寫是最常用的文件操作。

在Ｃ語言中提供了多種文件讀寫的函數：

·字符讀寫函數 ：fgetc和fputc ·字符串讀寫函數：fgets和fputs ·數據塊讀寫函數：freed和fwrite ·格式化讀寫函數：fscanf和fprinf

下面分別予以介紹。使用以上函數都要求包含頭文件stdio.h。字符讀寫函數fgetc和fputc字符讀寫函數是以字符(字節)為單位的讀寫函數。 每次可從文件讀出或向文件寫入一個字符。

1.4 讀字符函數fgetc

fgetc函數的功能是從指定的文件中讀一個字符，函數調用的形式為： 字符變量=fgetc(文件指針)； 例如：ch=fgetc(fp);其意義是從打開的文件fp中讀取一個字符并送入ch中。

對于fgetc函數的使用有以下幾點說明：

在fgetc函數調用中，讀取的文件必須是以讀或讀寫方式打開的。

讀取字符的結果也可以不向字符變量賦值，例如：fgetc(fp);但是讀出的字符不能保存。

在文件內部有一個位置指針。用來指向文件的當前讀寫字節。在文件打開時，該指針總是指向文件的第一個字節。使用fgetc 函數后， 該位置指針將向后移動一個字節。 因此可連續多次使用fgetc函數，讀取多個字符。 應注意文件指針和文件內部的位置指針不是一回事。文件指針是指向整個文件的，須在程序中定義說明，只要不重新賦值，文件指針的值是不變的。文件內部的位置指針用以指示文件內部的當前讀寫位置，每讀寫一次，該指針均向后移動，它不需在程序中定義說明，而是由系統自動設置的。

示例：讀入文件，在屏幕上輸出。

#include 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); }

本例程序的功能是從文件中逐個讀取字符，在屏幕上顯示。 程序定義了文件指針fp,以讀文本文件方式打開文件“e10_1.c”， 并使fp指向該文件。如打開文件出錯， 給出提示并退出程序。程序第12行先讀出一個字符，然后進入循環， 只要讀出的字符不是文件結束標志(每個文件末有一結束標志EOF)就把該字符顯示在屏幕上，再讀入下一字符。每讀一次，文件內部的位置指針向后移動一個字符，文件結束時，該指針指向EOF。執行本程序將顯示整個文件。

1.5 寫字符函數fputc

fputc函數的功能是把一個字符寫入指定的文件中，函數調用的 形式為： fputc(字符量，文件指針)； 其中，待寫入的字符量可以是字符常量或變量，例如：fputc(‘a’,fp);其意義是把字符a寫入fp所指向的文件中。

對于fputc函數的使用也要說明幾點：

被寫入的文件可以用、寫、讀寫，追加方式打開，用寫或讀寫方式打開一個已存在的文件時將清除原有的文件內容，寫入字符從文件首開始。如需保留原有文件內容，希望寫入的字符以文件末開始存放，必須以追加方式打開文件。被寫入的文件若不存在，則創建該文件。

每寫入一個字符，文件內部位置指針向后移動一個字節。

fputc函數有一個返回值，如寫入成功則返回寫入的字符， 否則返回一個EOF。可用此來判斷寫入是否成功。

示例: 從鍵盤輸入一行字符，寫入一個文件， 再把該文件內容讀出顯示在屏幕上。

#include 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行以讀寫文本文件方式打開文件string。程序第13行從鍵盤讀入一個字符后進入循環，當讀入字符不為回車符時， 則把該字符寫入文件之中，然后繼續從鍵盤讀入下一字符。 每輸入一個字符，文件內部位置指針向后移動一個字節。寫入完畢， 該指針已指向文件末。如要把文件從頭讀出，須把指針移向文件頭， 程序第19行rewind函數用于把fp所指文件的內部位置指針移到文件頭。 第20至25行用于讀出文件中的一行內容。

示例：把命令行參數中的前一個文件名標識的文件， 復制到后一個文件名標識的文件中， 如命令行中只有一個文件名則把該文件寫到標準輸出文件(顯示器)中。

#include 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); }

本程序為帶參的main函數。程序中定義了兩個文件指針 fp1 和fp2，分別指向命令行參數中給出的文件。如命令行參數中沒有給出文件名，則給出提示信息。程序第18行表示如果只給出一個文件名，則使fp2指向標準輸出文件(即顯示器)。程序第25行至28行用循環語句逐個讀出文件1中的字符再送到文件2中。再次運行時，給出了一個文件名(由例10.2所建立的文件)， 故輸出給標準輸出文件stdout，即在顯示器上顯示文件內容。第三次運行，給出了二個文件名，因此把string中的內容讀出，寫入到OK之中。可用DOS命令type顯示OK的內容：字符串讀寫函數fgets和fputs

1.6 讀字符串函數fgets

函數的功能是從指定的文件中讀一個字符串到字符數組中.

函數調用的形式為： fgets(字符數組名，n，文件指針)；

其中的n是一個正整數。表示從文件中讀出的字符串不超過 n-1個字符。在讀入的最后一個字符后加上串結束標志’\0’。例如：fgets(str,n,fp);的意義是從fp所指的文件中讀出n-1個字符送入字符數組str中。

示例: 從e10_1.c文件中讀入一個含10個字符的字符串。

#include main() { FILE *fp; char str[11]; if((fp=fopen("e10_1.c","rt"))==NULL) { printf("Cannot open file strike any key exit!"); getch(); exit(1); } fgets(str,11,fp); printf("%s",str); fclose(fp); }

本例定義了一個字符數組str共11個字節，在以讀文本文件方式打開文件e101.c后，從中讀出10個字符送入str數組，在數組最后一個單元內將加上’\0’，然后在屏幕上顯示輸出str數組。輸出的十個字符正是例10.1程序的前十個字符。

對fgets函數有兩點說明：

在讀出n-1個字符之前，如遇到了換行符或EOF，則讀出結束。

fgets函數也有返回值，其返回值是字符數組的首地址。

C 語言

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