C语言(第12章)

文本
用‚ a”方式则可以向一个原已 后面 6种方式是在前 二进制 说明 6种方式基础 用‚r”时只能对该文件读，而用
w+ a+
wb+ ab+
为读/写新建(已存在时出错) 为读/写打开/新建(指向末尾)
文件的打开(fopen函数)


调用fopen函数后，fopen函数有一个返回值。 如果打开文件操作成功，它是一个地址值，指向被打 文件名 开文件的文件信息区(结构体变量)的起始地址。 使用方法 操作 简而言之，在打开一个文件时，程序要通 C程序 系统 如果在执行打开操作时失败 ( 例如用‚r”方式打开一个 知fopen函数三个方面的信息： 不存在的文件 )，则函数返回值是一个NULL指针(即地 ①要打开哪一个文件，以‚文件名‛指出； 址值为0 ，它是一个无效的指向 )。 指向文件的指针 ②对文件的使用方式 (字符串 )； fopen函数的返回值应当立即赋给一个文件类型指针变量 ③函数的返回值赋给哪一个指针变量，或 者说，让哪一个指针变量指向该文件。 (例如前面定义的 fpl，fp2，或fp3等)，以便以后能通过该 指针变量来访问此文件，否则此函数返回值就会丢失而导 致程序中无法对此文件进行操作。
教学内容

文件系统概述 文件的打开与关闭


文件的顺序读写
文件的定位与随机读写
文件操作的出错检测
非缓冲文件系统（系统级I/O）
§12.1 文件系统概述

文件的概念
‚文件‛是指记录在外部介质上的数据的集合。例如
用编辑程序编好的一个. c源程序是一个文件，编译后 生成的.obj,连接后生成的.exe等也是文件，把它们存放 到磁盘上就是一个磁盘文件。
文件(FILE)类型指针

定义文件类型指针变量的一般形式为：
FILE *文件结构体指针变量名；
例如： FILE *fpl，*fp2，*fp3；

上例定义了三个指针变量fpl，fp2，fp3，它们都是指 向FILE类型结构体数据的指针变量，但此时它们还未 具体指向哪一个结构体变量；FILE类型的结构体变量 在执行打开文件的函数时才生成，并由该函数返回其 起始地址，并在执行关闭文件的函数后释放。
缓冲文件系统(标准I/O)和 非缓冲文件系统(系统I/O)


标准I/O提供4种读写文件的方法，C语言中相对应的函 数是： 读写一个字符： 用fgetc和fputc函数； 读写一个字符串： 用fgets和fputs函数； 格式化读写： 用fscanf和fprintf函数； 按‚记录‛读写： 用fread和fwfite函数。 系统I/O(非缓冲系统)不提供前面3种功能的函数，只提 供第4种函数： 按‚记录‛读写：用read和write函数。
文件(FILE)类型指针


FILE类型的结构体变量不用变量名来标识，而要设置 一个指向该结构体变量的指针变量(文件指针)，通过它 来访问该结构体变量。 文件指针是缓冲文件系统的一个很重要的概念，只有 通过文件指针才能调用相应的文件。
fp1-> 文件1 的 信息区(结 构体变量) fp2-> 文件2 的 信息区(结 构体变量) fp3-> 文件3 的 信息区(结 构体变量)
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文件的关闭(fclose函数)



文件关闭后，保存该文件信息的结构体变量被清 除，原来的指针变量不再指向该文件，此后也就 不可以通过此指针来访问该文件。 如果是执行写操作后用fclose关闭文件，则系统会 先将输出文件缓冲区的内容(不论缓冲区是否已满) 都输出给文件，然后再关闭文件。这样可以防止 丢失本来应写到文件上的数据。 如果不关闭文件而直接使程序停止运行，这时就 会丢失缓冲区中还未写人文件的信息。因此必须 注意：文件用完后必须关闭。
广义地说，所有输入输出设备都是文件，例如打印机
文件、卡片文件、磁带文件等。计算机以这些设备为 对象进行输人输出时，对这些设备的处理方法统一按 ‚文件‛处理。
§12.1 文件系统概述

文件可以从不同的角度进行分类： 按文件所依附的介质来分：有卡片文件、纸带 文件、磁带文件、磁盘文件等。 按文件的内容区分：有源程序、目标文件、可 执行程序文件、数据文件等。 按文件中数据的组织形式区分：数据文件可分 为字符代码文件(也称字符文件或文本文件或 正文文件)和二进制文件。
§12.2 文件的打开与关闭
对磁盘文件的操作必须: “先打开 后读写 最后关闭‛

文件的打开 (fopen函数) 文件的关闭 (fclose函数)
文件的打开(fopen函数)


所谓‚打开‛，是在程序和操作系统之间建立起 联系，程序把所要操作的文件的一些信息通知给 操作系统。这些信息中除包括文件名，即打开哪 个文件外，还要指出操作方式(读还是写)。 fopen函数的原型是：
文件的打开(fopen函数)

常用下面的方法打开一个文件： if ( (fp= fopen("file1","r") ) = = NULL) { printf("无法打开该文件\n"); exit (0); } exit是一个函数，其作用是关闭 在main函数中也可用以下方式： 所有文件，使程序结束，并返回 操作系统，同时把括弧中的值传 一般情况下， exit(0)表示正常退 if ( (fp= fopen("file1","r") ) = = NULL) 送给操作系统。 出。如果括弧内为非零值，则表 示程序是出错后退出的。也可以 { printf("无法打开该文件 \n"); 使括弧内空缺，即exit( )。 return; }
FILE *fopen(char *filename, char *mode);
文件使用方式 函数返回值为文件指针， 文件名 指向FILE结构体类型变 量的起始地址
文件的打开(fopen函数)
文件打开方式 方式＼格式 只读 只写 追加 读/写 读/写 追加
上加一个‚+”符号。其区别是由 存在的文件末尾补加新的数据。 ‚ r+”时则可对该文件执行读操作， 用‚ a+”方式则可以在追补数 单一的读或写的方式扩展为又能 r rb在读完数据后，可以向该文件写 以上是 ANSI C 的规定。它能够处理字 为输入打开 据后再读人这些数据。 读又能写的方式。 符文件和二进制文件。但有些 C。 语言的 “ w+”则是建立一个新文件， 入数据 ( 更新文件 ) w wb 为输出新建 缓冲文件系统不具备以上全部功能， 可以对它写人数据，然后又 因此在用到有关这些方式时请注意查 可以读人这些数据。 a ab 向文件尾增补 阅所用C语言系统的说明书或上机试一 下即可。 r+ rb+ 为读/写打开(不存在时出错)

缓冲文件系统(标准I/O)和 非缓冲文件系统(系统I/O)

缓冲(高层)文件系统：为程序中每一个打开的文件
在内存中开辟一个‚缓冲区‛。 从磁盘文件读入数据时，数据先送到‚输入缓冲区‛ 中，然后再从缓冲区依次将数据送给接收变量； 向磁盘文件输出数据时，先将程序中变量或表达式 的值送到‚输出缓冲区‛中，待装满缓冲区后才一 起写道磁盘文件。
标准输入、标准输出和标准出错输出
对磁盘文件，在使用前必须先打开，而对终端设备，尽 管它们也作为文件来处理，但并不需要使用‚打开文件‛ 的操作。为什么？ 因为在程序运行时，系统自动地打开了三个标准文件： 不能用fclose函数关闭标准输入、输 标准输入，标准输出和标准出错输出，并定义了三个指 出和错误输出文件。 针变量：stdin, stdout 和 stderr，分别指向它们。这 三 个文件都是以终端设备作用输入输出对象的。 如果指定输出一个数据到stdout所指向的文件，就是指 输出到终端设备。为使用方便，允许在程序中不指定这 三个文件，也就是说，系统隐含的标准输入输出文件是 指终端。
缓冲文件系统(标准I/O)和 非缓冲文件系统(系统I/O)
表12.1 标准I/O函数与终端I/O函数对照 标准I/O函数 fgetc fputc 终端I/O函数 getchar putchar 输入一个字符 输出一个字符 作用
fgets
fputs fscanf fprintf
gets
puts scanf printf
数据区
a
文件输入 缓冲区
磁盘文 件
数据区
a
文件输出 缓冲区
磁盘文 件
缓冲文件系统(标准I/O)和 非缓冲文件系统(系统I/O)
设置输入输出缓冲区目的是：减少对磁盘的实际读
写次数，提高输入输出操作的效率。磁盘访问最小 只能以扇区为单位，且其读写速度远远低于读写内 存的速度。 缓冲文件系统自动为文件设置所需的缓冲区，缓冲 区的大小随机器和操作系统而异。
输入一个字符串
输出一个字符串 按指定格式输入若干变量的值 按指定格式输出若干数据
文件(FILE)类型指针


要调用一个文件，需要有以下的信息：文件当前的读写位 置；与该文件对应的内存缓冲区的地址；缓冲区中未被处 理的字符数；文件操作方式等。 缓冲文件系统为每一文件开辟一个‚文件信息区‛，用来 FILE的定义在stdio.h头文件 存放以上这些信息。这个‚文件信息区‛在内存中，是一 中，由系统事先指定的。它的 个结构体变量。这个结构体变量是由系统定义的，用户不 定义 (包括结构体中成员名、 请注意， FILE 不是结构体 必自己再去定义。其形式为： 成员个数、成员作用等 )在不 变量名，它是用 typedef typedef struct 同的C版本中不同。 定义的新类型名。 { ...... (结构体成员项，用来存放文件信息) } FILE；
字符文件与二进制文件

字符代码文件是指文件的内容是由一个一个字符组成的， 每一个字符用一个代码表示，一般用ASCII代码。例如一 个实数136.56，共有6个字符，如果按字符代码形式 (ASCII码)输出到磁盘上，一个字符占一个字节，故共占6 个字节。 二进制文件是指以数据在内存中存储形式原样输出到磁盘 上去，例如136.56在内存中以浮点形式存储，占4个字节， 而不是6个字节。若以二进制形式输出此数，就将该4个字 节按原来在内存的存储形式送到磁盘上去。不管一个实数 数值多大，都占4个字节。
文件的关闭(fclose函数)

关闭文件用fclose函数：
int fclose(FILE *文件指针变量)；


功能： 通知系统，将此指针指向的文件关闭，释放 相应的文件信息区(结构体变量)。 返回值: 调用成功时返回0, 发生错误时返回EOF (EOF 是一个符号常量，在stdio.h中定义为-1)

非缓冲(低层)文件系统：
非缓冲系统直接依赖于操作系统，通过操作系统的
功能直接对文件进行操作。所以它称为‚系统输入 输出‛或‚低层输入输出‛系统。 非缓冲区文件系统不自动设置缓冲区，而要由用户 自己根据需要设置。
缓冲文件系统(标准I/O)和 非缓冲文件系统(系统I/O)


这两种文件系统分别使用不同的输入输出函数。其各 自的特点如下： 缓冲文件系统：由系统代替用户做了许多事情，功 能强、使用方便。 非缓冲文件系统：通过操作系统的功能直接对文件 进行操作，依赖于操作系统，编程序时需要人们熟 悉操作系统，编程难度大一些，但它的执行效率高， 节省内存。 为方便起见，一般把缓冲文件系统输入输出称为标准 输入输出(标准I/O)，非缓冲文件系统的输入输出称为 系统级输入输出(系统I/O)。



§12.3 文件的顺序读写


输入和输出一个字符
(fgetc和fputc）
输入和输出一个字符串 (fgets和fputs）


格式化输入和输出
(fscanf和fprintf)
按‚纪录‛输入和输出 (fread和fwrite)
输入和输出一个字符

输出一个字符到磁盘文件
第十二章 文 件


到目前为止我们设计的程序只能从键盘输入 数据，将处理结果显示在屏幕上，程序结束 后这些数据都无法存留; 实际应用中，常需要输入大量的数据，处理 的结果也需要存留下来，以便查询； 文件是存储在外部介质上的数据集合，C语言 可以从文件中读取数据处理，也可以将内存 中的处理结果（数据）写到文件中。