第十三章 文件

一，C文件概述

从用户的角度看，文件可分为 普通文件 和 设备文件 ；
设备文件 为 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，把他们的输入、输出等同于对磁盘文件的读和写。

从文件编码的方式看，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，用于存放对于的ASCII码。

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，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、定义等各种操作。

二，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。

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，他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。

三，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，以便进行其他操作。
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。

1. 文件的打开

文件指针名=fopen(文件名,使用文件方式);

例如：

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

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

又如：

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

含义是打开 c:\\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，下面给出了他们的符号和意义：

• "rt"=只读打开一个文本文件 "wt"=只写 打开或建立一个文本文件 "at"=追加打开一个文本文件
• "rb"=只读打开一个二进制文件 "wb" "ab"
• "rt+"=读写打开一个文件文件 ，允许读和写 "wt+"=读写打开或建立一个文本文件，允许读写 "at+" "rb+" "wb+" "ab+"

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 w=write a=append t=text b=binary +=read&write
• 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，则将该文件删除，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NULL。在程序中可以用这一信息来判断释放完成打开文件的工作，并做相应的处理。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);
 }

• 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。

2. 文件关闭函数：

fclose(文件指针);

正常完成关闭文件操作时，fclose 的返回值为0，如返回非零值则表示有错误发生

四、文件的读写

字符读写函数

fgetc fputc

字符串读写函数

fgets fputs

数据块读写函数

freed fwrite

格式化读写函数

fscanf fprintf

需要 #include <stdio.h>

1. 字符读写函数fgetc和fputc

字符读写函数每次可从文件读出或写入一个字符。

（1）读字符函数fgetc

字符变量=fgetc(文件指针);

说明：
a）读取字符的结果也可以不保存。即 fgetc(fp);

b）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，该位置的指针将 向后移动一个字节。
因此可以连续多次使用 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，他不需要在程序中定义说明，而是由系统自动设置的。

例子：读入文件c1.doc,在屏幕上输出：

#include<stdio.h>
main() {
  FILE *fp;
  char ch;

  if ((fp=fopen("d:\\jrzh\\example\\c1.txt","rt"))==NULL)  {
    printf("\nCannot open file strike any key exit!");
    getch();
    exit(1);
  }
  ch=fgetc(fp);
  while(ch!=EOF) {
    putchar(ch);
    ch=fgetc(fp);
  }
  fclose(fp);
}

（2）写字符函数fputc

fputc(字符量,文件指针);

说明：
a）每写入一个字符，文件内部位置指针向后移动一个字节。
b）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。

例子：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("aaa","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);//把内部位置指针移动文件头
 ch=fgetc(fp);
 while(ch!=EOF)  {
   putchar(ch);
   ch=fgetc(fp);
 }
 printf("\n");
 fclose(fp);
}

例子：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 to 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 oepn %s\n",argv[2]);
    getch();
    exit(1);
  }
  while ((ch=fgetc(fp1))!=EOF)
     fputc(ch,fp2);

  fclose(fp1);
  fclose(fp2);
}

2. 字符串读写函数fgets和fputs

（1）读字符串函数fgets

fgets(字符数组名,n,文件指针);

n表示从文件中读出的字符串不超过 n-1 个字符。
在读入的最后一个字符后加上串结束标志 \0

例如：fgets(str,n,fp);
说明：
a）在读出 n-1个字符之前，如遇到了换行符或EOF，则读出结束。
b）fgets函数也有返回值，其返回值是字符数组的首地址。

（2）写字符串函数fputs：

fputs(字符串，文件指针);

例如： fputs("abcd",fp);

例子：在文件string中追加一个字符串。

#include<stdio.h>
main() {
  FILE *fp;
  char ch,st[20];
  if ((fp=fopen("string","at+"))==NULL)  {
    printf("Cannot open file strike any key to exit!");
    getch();
    exit(1);
  }
  printf("input a string:\n");
  scanf("%s",st);
  fputs(st,fp);
  rewind(fp);
  ch=fgetc(fp);
  while (ch!=EOF)  { 
    putchar(ch);
    ch=fgetc(fp);
 }
 printf("\n");
 fclose(fp);
}

3. 数据块读写函数fread和fwrite

可用来读写一组数据，如一个数组元素、一个结构变量的值等。
读数据块函数调用的一般形式为：

fread(buffer,size,count,fp);
fwrite(buffer,size,count,fp);

其中，buffer是一个指针，在 fread函数 中，他表示存放输入数据的首地址。在 fwrite函数 中，他表示存放输出数据的首地址。
size 表示数据库的字节数
count 表示要读写的数据块块数

例如： fread(fa,4,5,fp); 含义是从fp所指的文件中，每次读4个字节（一个实数）送入实数组fa中，连续读5次，即读5个实数到fa中。

例子：从键盘输入两个学生数据，写入一个文件中，再读出这两个学生的数据显示在屏幕上。

#include<stdio.h>
struct stu {
  char name[10];
  int num;
  int age;
  char addr[15];
} bota[2],boyb[2],*pp,*qq;

main() {
  FILE *fp;
  char ch;
  int i;
  pp=boya;
  qq=boyb;
  if ((fp=fopen("d:\\stu_list","wb+"))==NULL)  {
    printf("Cannot open file strike any key exit!");
    getch();
    exit(1);
  }

  printf("\ninput data\n");
  for(i=0;i<2;i++,pp++)
    scanf("%s%d%d%s",pp->name,&pp->num,&pp->age,pp->addr);

  pp=boya;
  fwrite(pp,sizeof(struct stu),2,fp);
  rewind(fp);
  fread(qq,sizeof(struct stu),2,fp);
  printf("\n\nname\tnumber   age   addr\n");
  for(i=0;i<2;i++,qq++)
   printf("%s\t%5d%7d    %s\n",qq->name,qq->num,qq->age,qq->addr);

  fclose(fp);
}

四、格式化读写函数fscanf和fprintf:

fscanf(文件指针,格式字符串,输入表列);
fprintf(文件指针,格式字符串,输出表列);

// 例如：
fscanf(fp,"%d%s",&i,s);
fprint(fp,"%d%c",j,ch);

例子：上面的例子的改写：

#include<stdio.h>
struct stu {
  char name[10];
  int num;
  int age;
  char addr[15];
} boya[2],boyb[2],*pp,*qq;

main() {
  FILE *fp;
  char ch;
  int i;
  pp=boya;
  qq=boyb;
  if((fp=fopen("stu_list","wb+"))==NULL)  {
    printf("Cannot open file strike any key exit!");
    getch();
    exit(1);
  }
  printf("\ninput data\n");
  for(i=0;i<2;i++,pp++)
    scanf("%s%d%d%s",pp->name,&pp->num,&pp->age,pp->addr);

  pp=boya;
  for(i=0;i<2;i++,pp++)
    fprintf(fp,"%s %d %d %s\n",pp->name,pp->num,pp->age,pp->addr);

  rewind(fp);
  for(i=0;i<2;i++,qq++)
    fscanf(fp,"%s %d %d %s\n",qq->name,&qq->num,&qq->age,qq->addr);

  printf("\n\nname\tnumber   age   addr\n");
  qq=boyb;
  for (i=0;i<2;i++,qq++)
    printf("%s\t%5d %7d  %s\n",qq->name,qq->num,qq->age,qq->addr);

  fclose(fp);
}

五，文件的随机读写

1. 文件定位

rewind函数 和 fseek函数

rewind前面介绍过，是把内部位置指针移动到文件首。

fseek(文件指针,位移量,起始点);

"位移量"是long类型数据，以便在文件长度大于64KB时不会出错。
当用常量表示位移量时，要求加后缀L
“起始点”表示从何处开始计算位移量，规定的起始点有三种: 文件首，当前位置 和 文件尾 。
其表示方法如下：
SEEK_SET=0=文件首
SEEK_CUR=1=当前位置
SEEK_END=2=文件末尾

例如：fseek(fp,100L,0);

还要说明的是 fseek函数 一般用于二进制文件。
在文本文件中由于要进行转换，故往往计算的位置会出现错误。

2. 文件的随机读写

在移动位置指针之后，即可用前面介绍的任一种读写函数进行读写。
由于一般是读写一个数据块，因此常用 fread 和 fwrite 函数。

例子：在学生文件stu_list中读出第二个学生的数据

#include<stdio.h>
struct stu {
  char name[10];
  int num;
  int age;
  char addr[15];
} boy,*qq;

main() {
  FILE *fp;
  char ch;
  int i=1;
  qq=&boy;
  if((fp=fopen("stu_list","rb"))==NULL)  {
    printf("Cannot open file strike any key to exit!");
    getch();
    exit(1);
  }

  rewind(fp);
  fseek(fp,i*sizeof(struct stu),0);
  fread(qq,sizeof(struct stu),1,fp);
  printf("\n\nname\tnumber   age   addr\n");
  printf("%s\t%5d  %7d   %s\n",qq->name,qq->num,qq->age,qq->addr);
}

六，文件检测函数

1. 文件结束检测函数feof函数

feof(文件指针)
功能：判断文件是否处于文件结束位置，如文件结束，返回值为1，否则为0.

2，读写文件出错检测函数

ferror(文件指针);
功能：检查文件在用各种输入输出函数进行读写时是否出错，如ferror返回值为0表示未出错，否则表示出错。

3，文件出错标志和文件结束标志置0函数

cleanerr(文件指针);
功能：本函数用于清除出错标志和文件结束标志，使他们为0值。

七、C库文件

分为两类：
一类是扩展名为 .h 的文件，称为头文件，在前面的包含命令中我们已多次使用过。
在 .h 文件中包含了 常量定义、类型定义、宏定义、函数原型以及各种编译选择设置等信息。

另一类是函数库，包括了 各种函数的目标代码，供用户在程序中调用。通常在程序中调用一个库函数时，要在调用之前包含该函数原型所在的 .h 文件。

下面给出Turbo C的全部".h"文件。

ALLOC.H 说明内存管理函数（分配、释放等）
ASSERT.H 定义assert调试宏
BIOS.H 说明调用IBM-PC ROM BIOS子程序的各个函数
CONIO.H 说明调用DOS控制台I/O子程序的各个函数
CTYPE.H 包含有关字符分类及转换的各类信息（如isalpha和toascii等）
DIR.H 包含有关目录和路径的结构、宏定义和函数、
DOS.H 定义和说明MSDOS和8086调用的一些常量和函数
ERRON.H 定义错误代码的助记符
FCNTL.H 定义在与open库子程序连接时的符号常量
FLOAT.H 包含有关浮点运算的一些参数和函数
GRAPHICS.H 说明有关图形功能的各个函数，图形错误代码的常量定义，正对不同驱动程序的各种颜色值，及函数用到的一些特殊结构
IO.H 包含低级I/0子程序的结构和说明
LIMIT.H 包含各环境参数、编译时间限制、数的范围等信息
MATH.H 说明数学运算函数，还定义了HUGE VAL 宏，说明了matherr和matherr子程序用到的特殊结构
MEM.H 说明一些内存操作函数（其中大多数也在STRING.H中说明）
PROCESS.H 说明进程管理的各个函数，spawn...和EXEC...函数的结构说明
SETJMP.H 定义longjmp和setjmp函数用到的jmp buf类型，说明这两个函数
SHARE.H 定义文件共享函数的参数
SIGNAL.H 定义SIG[ZZ(Z] [ZZ)]IGN和SIG[ZZ(Z] [ZZ)]DFL常量，说明rajse和signal两个函数
STDARG.H 定义读函数参数表的宏。(如vprintf，vscanf函数）
STDDEF.H 定义一些公共数据类型和宏
STDIO.H 定义Kernighan和Ritchie在Unix System V 中定义的标准和扩展的类型和宏。还定义标准I/O预定义流：stdin、stdout和stderr，说明I/0流子程序。
STDLIB.H 说明一些常用的子程序：转换子程序、搜索/排序子程序等。
STRING.H 说明一些字符串操作和内存操作函数
SYS\STAT.H 定义在打开和创建文件时用到的一些符号常量
SYS\TYPES.H 说明ftime函数和timeb结构
SYS\TIME.H 定义时间的类型time[ZZ(Z] [ZZ)]T。
TIME.H 定义时间转换子程序asctime、localtime和gmtime的结构，ctime、difftime、gmtime、localtime和stime用到的类型，并提供这些函数的原型
VALUE.H 定义一些重要常量，包括依赖于机器硬件的和为与Unix System V相兼容而说明的一些常量，包括浮点和双精度的范围。