第十二章 文件　　

§12.1 概述　　

一、文件的概念

1、“文件(file)”：是记录在介质上的数据的集合，以文件名作为访问文件的标识。

介质：一般是磁盘、磁带、光盘等。

2、内存文件：在内存中开辟一段空间，以文件的方式存放数据。如、DOS虚拟磁盘驱动程序RAMDRIVE.SYS建立的虚拟磁盘上存放的文件。Windows9.X恢复盘也建立虚拟磁盘，用于临时存放系统命令文件。

3、操作系统把与主机关联的终端也当作文件处理，如：
　　　键盘：　输入文件
　　　显示器：输出文件
　　　打印机：输出文件

4、C语言把文件看作一个字节序列，即由一连串的字节组成，称为“流(stream)” ，以字节为单位访问，没有记录的界限（实际存在界限，例如，在FAT16文件系统中，文件的最大长度是2GB）。

5、按文件所依附的介质来分：有磁盘文件、磁带文件、内存文件、设备文件等。

6、按文件的内容区分：有源程序文件、目标文件、数据文件等。

7、按文件中的数据组织形式来分：数据文件可分为ASCII码文件和二进制文件。

　 ASCII码文件，又称为“文本文件”(text)，其每一个字节存放一个ASCII码。
　　二进制文件，把内存中的数据按其在内存中的存储形式存放在磁盘上。

例、十进制整数10000，
在内存中占两字节，其存放形式是：0010,0111,0001,0000。
在二进制文件中也按这中方式存放。
在ASCII文件中，存放为31H、30H、30H、30H、30H，占五个字节，它们分别是1、0、0、0、0、0字母的ASCII码。

8、按照操作系统对磁盘文件的读写方式，文件可以分为“缓冲文件系统”和“非缓冲文件系统”。

缓冲文件系统：操作系统在内存中为每一个正在使用的文件开辟一个读写缓冲区。

非缓冲文件系统：操作系统不开辟读写缓冲区。

§12.2 文件类型指针　　

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串
　　文件操作方式等

缓冲文件系统会为每一个文件系统开辟一个“文件信息区”,在stdio.h中，它被定义为FILE类型数据。
　 typedef struct
　　 {
　　　　int _fd; 　　　/* 文件号 */
　　　　int _cleft; 　 /* 缓冲区中剩下的字节数 */
　　　　int _mode; 　　/* 文件操作模式 */
　　　　char * _nextc; /* 下一个字节的位置 */
　　　　char * _buff;　/*文件缓冲区位置 */
　　 }FILE;

其中：每个成员就是用来存放有关文件的各种信息的数据项。

定义文件指针变量的一般形式为：

　　 FILE *文件结构指针变量名

例如、FILE *fp;

注意：只有通过文件指针，才能调用相应的文件。

§12.3 文件的打开与关闭

文件操作的过程：对磁盘文件的操作必须“先打开，后读写，最后关闭”。

“打开”文件的含义：以某中方式从磁盘上查找指定的文件或创建一个新文件。

　　 FILE * fopen（const char *filename，const char *mode）；

filename: 文件名(可以包含逻辑驱动器、路径、文件名、扩展名)
mode: 打开方式
FILE *：返回值

如：

　　FILE *fp;
　　fp = fopen("file1","r");

如果成功打开，返回一个指向被打开文件的文件信息区的起始地址；
如果打开失败，返回一个NULL指针。

说明：

１、打开文件的方式，必须与文件的属性兼容。例如，不能以"w"和"a"方式打开具有“只读”属性的文件。但可以以任何方式打开“隐藏”属性文件。

２、DOS/Windows中，无“只写”文件属性，一个文件可写，同时意味着可读。

３、用带"r"的方式（"r"、"rb"、"r+"、"rb+"）打开文件时，若文件不存在，则返回NULL指针。一般用以下方式检查是否成功打开：

　　 FILE *fp;
　　 if ((fp=fopen("file1", "r")) = =NULL )
　　　{
　　　　printf("cannot open this file\n");
　　　　exit(0);
　　　}

　exit(0)是程序返回操作系统。

４、在Turbo C2.0中，用带"a"或带"w"的方式打开文件时，若文件不存在，则创建该文件。但fopen()函数仍可能因为磁盘写保护或目录满而失败。

５、在Turbo C2.0中，用带"a"或带"w"的方式打开文件时，若文件已存在，"a"方式在原文件后追加数据，"w"方式把原文件删除、并重新创建一个相同名字的文件。

文件的关闭：“关闭”文件的作用：

（１）使文件指针fp与文件脱离。

（２）刷新文件输入／输出缓冲区。

关闭方法：

　　　fclose(fp);

§12.4 文件的读写

一、fputc()/fgetc()

int fputc(int c, FILE *fp)----把字符c写入文件fp，成功时返回字符c的ASCII码，失败时返回EOF(在stdio.h中，符号常量EOF的值等于-1)。

int fgetc(FILE *fp)----从文件fp中读一个字符，返回读得的字符。
对于文本文件，遇文件尾时返回EOF。
对于二进制文件，用feof(fp) 判别是否遇文件尾。feof(fp)=1说明遇文件尾。

例、从文本文件test中顺序读入文件内容，并在屏幕上显示出来。

#include "stdio.h"

void main()
{
　FILE *fp;
　char ch;
　fp = fopen("test", "r");
　if (fp == NULL)
　　{
　　　printf("can not open test\n");
　　　exit(0);
　　}
　ch = fgetc(fp);
　while(ch != EOF)
　{
　　putchar(ch);
　　ch = fgetc(fp);
　}

　fclose(fp);
}

例、从二进制文件test中读入文件内容.

#include "stdio.h"

void main()
{
　FILE *fp;
　char ch;
　fp = fopen("test", "rb");
　if (fp == NULL)
　　{
　　　printf("can not open test\n");
　　　exit(0);
　　}

　while(!feof(fp))
　{
　　ch = fgetc(fp);
　　....
　}

　fclose(fp);
}

[例12.1]　从键盘输入一些字符，逐个把它们送入磁盘文件，知道从键盘输入#为止。

#include "stdio.h"

void main()
{
　 FILE *fp;
　 char ch;
　 char filename[10]; /* 文件名 */

　　printf("Input filename\n");
　　scanf("%s\n", filename); /* 从键盘输入文件名 */

　　if ((fp = fopen(filename, "w"))==NULL) /* 打开文件 */
　　 {
　　　 printf("can not open file %s\n", filename);
　　　 exit(0);
　　 }

　　ch = getchar();
　　while(ch != '#') /* 从键盘读入字符，直到#为止 */
　　 {
　　　 fputc(ch,fp);
　　　 putchar(ch);
　　　 ch = getchar();
　　 }

　 fclose(fp); /* 关闭文件 */
}

[例12.2]、将一个磁盘文件的内容复制到另一个磁盘文件。

#include "stdio.h"
void main()
{
　 FILE *in, *out;
　 char ch;
　 char infile[10], outfile[10];

　　printf("Enter the infile name\n");
　　scanf("%s", infile);
　　printf("Enter the outfile name\n");
　　scanf("%s", outfile);

　　if ((in = fopen(infile, "r"))==NULL)
　　 { printf("can not open infile %s\n", infile);
　　　 exit(0);
　　 }
　　if ((out = fopen(outfile, "w"))==NULL)
　　 { printf("can not open outfile %s\n", outfile);
　　　 exit(0);
　　 }

　　 while(!feof(in)) fputc(fgetc(in), out);

　　fclose(in);
　　fclose(out);
}

二、fread()／fwrite()

　size_t fread(void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *fp);

从文件fp中读入count次，每次读size字节，读入的信息存在buffer指针指向的缓冲区。函数返回值等于实际读入的次数（可能少于count）。

　size_t fwrite(void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *fp);

将buffer地址开始的信息，写入count次，每次写size字节至文件fp中。函数返回值等于实际写入的次数（可能少于count）。

［例］、结构体类型数据。

　　struct student_type
　　{
　　　char name[10];
　　　int num;
　　　int age;
　　　char addr[30];
　　}stu[40];

写入文件：

　　for(i=0; i<40; i++) /* 每次写一个学生 */
　　fwrite(&stu[i], sizeof(struct student_type), 1, fp);

　　或：写一次
　　fwrite(stu, sizeof(struct student_type), 40, fp);

从磁盘文件读出：

　　for(i=0; i<40; i++)
　　fread(&stu[i], sizeof(struct student_type), 1, fp);

　　或：
　　fread(&stu[i], sizeof(struct student_type), 40, fp);

[例12.3]　从键盘上输入一批学生数据，然后存储到磁盘上。

#include "stdio.h"

#define SIZE 4

struct student_type
{
　char name[10];
　int num;
　int age;
　char addr[15];
}stud[SIZE];

void save(); /* 原型　*/
void load(); /* 原型　*/

void main()
{ int i;
　for(i=0; iSIZE; i++) /* 从键盘读入数据 */
　　scanf("%s%d%d%s",
　　　 stud[i].name, &stud[i].num, &stud[i].age, stud[i].addr);

　save(); /* 存盘 */
　load(); /* 从盘读出 */

　for(i=0; iSIZE; i++) /* 屏幕上显示 */
　　printf("%-10s%4d%4d%-15s\n", stud[i].name, stud[i].num, stud[i].age, stud[i].addr);
}

void save()
{ FILE *fp;
　int i;

　if ((fp=fopen("stu_list", "wb"))==NULL)
　{
　　printf("can not open file\n";
　　exit(0);
　}

　for(i=0; iSIZE; i++)
　if (fwrite(&stud[i], sizeof(struct student_type), 1, fp) != 1)
　　　printf("file read error\n");
} 

void load()
{ FILE *fp;
　int i;

　if ((fp=fopen("stu_list", "rb"))==NULL)
　{
　　printf("can not open file\n";
　　return;
　}

　for(i=0; iSIZE; i++)
　if (fread(&stud[i], sizeof(struct student_type), 1, fp) != 1)
　{
　　　if (feof(fp)) return;
　　　printf("file read error\n");
　}
} 

三、fprintf()／fsacnf()函数

　　fprintf(文件指针，格式控制，变量列表);
　　fscanf (文件指针，格式控制，变量地址列表);

除增加“文件指针”外，与printf()／scanf()用法相同。

四、其它读写磁盘函数

　int putw(int w, FILE *fp) /* 整数w写入文件fp */
　int getw(FILE *fp) /* 从文件fp读一个整数 */

　char * fgets(char *str, int n, FILE *fp);
　　从文件fp读n-1个字节到str，str最后一个字节加'\0'。
　int fputs(const char *str, FILE *fp)
　　把str写入fp。

§12.5 文件的定位

文件指针FILE *fp中，包含一个读写位置指针char *_nextc，它指向下一次文件读写的位置。

　 typedef struct
　　 {
　　　　int _fd; 　　　/* 文件号 */
　　　　int _cleft; 　 /* 缓冲区中剩下的字节数 */
　　　　int _mode; 　　/* 文件操作模式 */
　　　　char * _nextc; /* 下一个字节的位置 */
　　　　char * _buff;　/*文件缓冲区位置 */
　　 }FILE;

每当进行一次读写后，该指针自动指向下一次读写的位置。

当文件刚打开或创建时，该指针指向文件的开始位置。

可以用函数ftell()获得当前的位置指针，也可以用rewind()／fseek()函数改变位置指针，使其指向需要读写的位置。

一、rewind()函数

原型：void rewind(FILE *fp)
作用：使文件fp的位置指针指向文件开始。

[例12.4]　把一个文件的内容显示在屏幕上，并同时复制到另一个文件。

#include "stdio.h"

void main()
{
FILE *fp1, *fp2;
fp1 = fopen("file1.c", "r"); /* 源文件 */
fp2 = fopen("file2.c", "w"); /* 复制到file2.c */

while(!feof(fp1)) putchar(fgetc(fp1)); /* 显示到屏幕上 */

rewind(fp1); /* fp回到开始位置 */

while(!feof(fp1)) fputc(fgetc(fp1), fp2);

fclose(fp1);
fclose(fp2);
}

二、fseek()函数

原型：int fssek (FILE *fp, long offset, int origin);
功能：把文件fp的位置指针从起始点origin开始，移动offset字节。
　　　成功返回0，失败返回非0。

[例12.5]　在磁盘文件stud_dat上，存有10个学生(0～9)的数据，读出1、3、5、7、9号学生数据，并在屏幕上显示出来。

#include "stdio.h"

struct student_type
{
　char name[10];
　int num;
　int age;
　char sex;
}stud[10];

void main()
{
　int i;
　FILE * fp;

　if ((fp=fopen("stud_dat", "rb")) == NULL)
　{
　　　printf("can not open file\n");
　　　exit(0);
　}

　for(i=0; i<10; i += 2)
　{
　　fseek(fp, i*sizeof(struct student_type), SEEK_SET);
　　fread(&stu[i], sizeof(struct student_type), 1, fp);

　　printf("%s %d %d %c\n",
　　　 stud[i].name, stud[i].num, stud[i].age, stud[i].sex);
　}
　fclose(fp);
}

三、ftell()函数

原型：long ftell (FILE *fp);
功能: 获得文件fp的当前位置指针。若返回-1则失败。

§12.6 出错的检测　　　

在文件操作时，如果出错，除了操作函数的返回值有所反应外（如fopen()函数返回NULL），还可以用ferror()函数获得是否出错。

原型：int ferror(FILE *fp)
功能：若上一次文件操作未出错，返回0；否则返回非0。

文件操作出现错误后，该错误信息将一直保留在系统中，ferror()函数可以取走该错误信息（同时清除），也可以用clearerr()函数清除。

原型：void clearerr(FILE *fp)
功能：清除一次文件操作的错误。

§12.7 非缓冲文件系统　　

缓冲文件系统用文件指针FILE *fp代表一个文件。

非缓冲文件系统用一个整数来代表一个文件，该整数称为“文件代号”或“文件句柄”。非缓冲文件操作的函数原型在io.h中声明。

1、open()

原型：int open(const char * filename, int mode);
功能：以mode方式打开文件filename，返回文件代号。
　　　失败时返回-1。
打开方式： (符号常量在fcntl.h中定义)
　　　O_RDONLY----只读
　　　O_WRONLY----只写
　　　O_RDWR -----读写
　　　O_CREAT-----创建
　　　O_TEXT------文本文件
　　　O_BINARY----二进制文件

例、int fd
　　fd = open("test.h", O_RDWR | O_CREAT | O_BINARY);
　　if (fd == -1) { printf("can not open file\n"); exit(0); }

2、close()

原型： int close(int fd);
功能：关闭文件fd。成功时返回0，失败时返回-1。

3、creat()

原型：int creat(const char *filename, int mode);
功能：创建文件。成功返回文件代号。

4、read()

原型：int read(int fd, void *buf, unsigned count)
功能：从文件fd中取count字节到buf缓冲区，返回实际读得的字节数。

5、write()

原型：int write(int fd, void *buf, unsigned count)
功能：把buf缓冲区的count字节内容写入文件fd中，返回实际写入的字节数。

6、lseek()

原型：long lseek(int fd, long offset, int origin)
功能：把fd文件的读写位置指针从起始点origin开始移动offset字节。返回实际移动的字节数。失败时返回-1L。

本章要求

1、文件中数据的组织形式：文本文件、二进制文件。
2、 打开文件的含义，为什么要关闭文件？
3、缓冲文件操作函数的使用。