文件读写

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。ASCII码文件可在屏幕上按字符显示。

二进制文件是按二进制的编码方式来存放文件的。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”。

1、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。

在stdio.h文件中，有结构体类型FILE。

typeof struct

{ short level;    

  unsigned flags; 

  char fd;        

  unsigned char hold;    

  short bsize;           

  unsigned char *buffer; 

  unsigned ar *curp;     

  unsigned  istemp;      

  short  token;          

} FILE;

可以定义文件类型数组，例如：FILE f[5];

可以定义文件类型指针，例如：FILE *fp;——fp指向某一个文件的结构体变量。

如果有n个文件，一般应设n个指针变量，使它们分别指向n个文件，以实现对文件的访问。

1.1 文件的打开(fopen函数)

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（被定义为0）。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:\ hzk16 file!”，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。Exit函数用于关闭所有文件，终止正在执行的程序。

1.2 文件的关闭

fclose函数关闭文件：

fclose(文件指针);

例如，fclose(fp);如果顺利关闭，则返回值为0，否则返回EOF(-1)。可以用ferror函数来测试。

2、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fprintf

下面分别予以介绍。使用以上函数都要求包含头文件<stdio.h>。

 

2.1  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。

1.   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，fgetc(fp);

函数返回一个文件结束标志EOF(即-1)。如果想将一个磁盘文件顺序读入字符并在屏幕上显示出来，可以用：

ch=fgetc(fp);

while(ch!=EOF)

{ putchar(ch);

  ch=fgetc(fp);

} 

如果读入的数字恰好是-1，这恰好是EOF的值，为了解决这个问题，提供一个feof函数来判断文件是否真的结束。如果文件结束，feof(fp)函数的值为1，否则为0。循环条件改为：

while(!feof(fp))

{ putchar(ch);

  ch=fgetc(fp);

} 

 

但是读出的字符不能保存。

 

2.   写字符函数fputc

fputc函数的功能为： 将一个字符写入磁盘文件中去。

fputc(字符量，文件指针)，例如：

fputc('a',fp);

其意putc函数的使用也要说明几点：

 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。可用此来判断写符，写入一个文件，再把该文件内容读出显示在屏幕上。

【例1】从键盘输入一些字符，逐个写入到磁盘上去，直到输入一个“#”为止。

#include "stdio.h"

#include "stdlib.h"

main()

{

    FILE *fp;

    char ch,filename[10];

    scanf("%s",filename);

    if((fp=fopen(filename,"w"))==NULL)

    {

       printf("cannot open file\n");

       exit(0);           

    }

    ch=getchar();        

    ch=getchar();

    while(ch!='#')

    {

       fputc(ch,fp);

       putchar(ch);

       ch=getchar();

       }

    putchar(10);            

    fclose(fp);

}

 

【例2】将一个磁盘文件中的信息复制到另一个磁盘文件中。

#include "stdio.h"

#include "stdlib.h"

main()

{

    FILE *in,*out;

    char ch,infile[10],outfile[10];

    printf("请输入被复制文件名:\n");

    scanf("%s",infile);

    printf("请输入复制到文件名:\n");

    scanf("%s",outfile);

   

    if((in=fopen(infile,"r"))==NULL)

    {

       printf("cannot open infile\n");

       exit(0);

    }

    if((out=fopen(outfile,"w"))==NULL)

    {

       printf("cannot open outfile\n");

       exit(0);

    }

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

    fclose(in);

    fclose(out);

}

 

 fgets()与fputs()函数

    原型  char *  fgets(char * s, int n,FILE *stream);

    参数：

         s: 字符型指针，指向存储读入数据的缓冲区的地址。

         n: 从流中读入n-1个字符

         stream ： 指向读取的流。

   返回值：

          1. 当n<=0 时返回NULL，即空指针。

          2. 当n=1 时，返回空串"".

          3. 如果读入成功，则返回缓冲区的地址。

          4. 如果读入错误或遇到文件结尾(EOF)，则返回NULL.

          看看这个函数的官方说明：

                       /*** 
                    *char *fgets(string, count, stream) - input string from a stream 
                    * 
                    *Purpose:  
                    * get a string, up to count-1 chars or '\n', whichever comes first, 
                    * append '\0' and put the whole thing into string. the '\n' IS included 
                    * in the string. if count<=1 no input is requested. if EOF is found 
                    * immediately, return NULL. if EOF found after chars read, let EOF 
                    * finish the string as '\n' would. 
                    * 
                    *Entry: 
                    * char *string - pointer to place to store string 
                    * int count - max characters to place at string (include \0) 
                    * FILE *stream - stream to read from 
                    * 
                    *Exit: 
                    * returns string with text read from file in it. 
                    * if count <= 0 return NULL 
                    * if count == 1 put null string in string 
                    * returns NULL if error or end-of-file found immediately 
                    * 
                    *Exceptions: 
                    * 
                    *******************************************************************************/ 

            标准库中fgets(...)的实现：

             /****************************************************

              char *fgets(char *s, int n,  FILE *stream)

               {

                    register int c;

                    register char *cs;

                    cs=s;

                    while(--n>0 &&(c = getc(stream))!=EOF)

                         if ((*cs++=  c) =='\n')

                           break;

                     *cs ='\0';

                     return (c == EOF && cs == s) ?NULL :s ;

                   }

            /********************************************************

             在用fgets(..)读入数据时，先定义一个字符数组或字符指针，如果定义了字符指针 ，那么一定要初始化。

        example:

              char s[100]; //可以。

              char *s;  //不可以，因为只是声明了一个指针。但并没有为它分配内存缓冲区。

              所以，如果要用指针，则  char *s=(char *)malloc(100*sizeof(char)); 为其分配内存空间,c++中用char *s=new char [100];      如果为分配内存空间，编译时不会检查出问题，但运行时会出现未知错误。。

        fgets(...)读入文本行时的两种情况。

          1。    如果n大于一行的字符串长度，那么当读到字符串末尾的换行符时，fgets(..)会返回。并且在s的最后插入字符串结束标志'\0'。 而s缓冲区剩余的位置不会再填充。

           example：

              123abc

              fgets(s,10,fp);

              此时，读入七个字符，123abc\n,实际上还有最后的'\0',所以，strlen(s)=7; 如果要去除末尾的\n，s[strlen(s)-1]='\0';便可。

          2.     如果n小于等于一行的字符串的长度，那么读入n-1个字符，此时并没有读入\n因为并没有到行尾 ，同样在最后会插入'\0'.

          example:

            123abc

            char  s[5];

            fgets(s,5,fp);

            这时读入4个字符，123a,并没有换行符，所以strlen(s)=4.

       fgets(...)读入整个文件内容

          通常用while()循环来使fges()读入文本全部内容，并按行读入。

           char s[1024];

            while((fgets(s,1024,fp))!=NULL)

             {

                   printf(s);

             }

         当然如果n小于每行的字符个数，也可以读，只不过读的次数要多。

          假设一行为 ： 123456789

           char s[2];

           int  num=0;

           while((fgets(s,2,fp))!=NULL)

             {

                  printf(s);

                  n++;

             }

            每次读入一个字符， 最后也会读完一行，num=10，读了十次，所以，fgets若没遇到换行符，会接着从前一次的位置继续读入n-1个字符,只要是文本流没关闭。

         读入空行的情况：

            第一行   abcdef123

            第二行                       

            第三行  helloworld

            其中第二行为空，fget(..)会把第二行也读入，因为并未到文件结尾。

            有时我们并不需要空行，可以这样做。

            while((fgets(s,n,fp))!=NULL)

               {

                    if(strlen(s)!=1)    //注意这儿是1不是0，因为尽管是空行，它也会读入换行符，strlen(s)=1;

                        printf(s);

               }

         fgets(...)从标准设备读数据。

            用fgets(...)还也读入标准输入设备(一般为键盘)的信息

            原型  ：  fgets(s,n,stdin);

            假设在控制台下，我们可以用fgets(...)替代gets(),读入键盘输入的信息，fgets()是安全的，因为不会像gets()有溢出的可能。。

            比如 ：输入 abc

            fgets(s,n,stdin)也会读入n-1个字符。但是只是从stdin流读入。。。

 

C语言中fgets(...)从流中读入输入，相反fputs(...)向文件写入数据。

     对于ANSI C 程序，运行时系统会打开至少三个流，这3个流包括：

      1.   标准输入    standard input .    标准定义为stdin.

      2    标准输出    standard output.   标准定义为stdout

      3.   标准错误    standard  error.     标准定义为stderr.

      同时用FILE 结构指向这三个流。。

       fputs(...)用于向这三个流写入数据。

       原型  int  fputs(char *s, FILE *stream);

        s 为字符指针， 这儿既可以用字符数组，还可以字符指针，也可以直接使用字符串常量做为参数。

       example：

          FILE *fp=fopen("test.txt","w");

          char s1[20]="hello world";

          char *s2="hello C＂；

　　　fputs(s1,fp);   // 数组名

          fputs(s2,fp);   //字符指针

         fputs("hello",fp);  //字符串常量

       上面三种用法都是可以的，实质上， C语言中字符串的直接值其实都是指针。

     返回值：

         如果写入成功，则返回非0,此时编译器默认为返回1.

         如果写入错误，则返回EOF。

        注意： fputs(char *s, FILE *stream) 函数向文件写入数据成功后，文件位置指针会自动向后移。

        fputs(...)向屏幕输出数据。

       既然FILE 结构可以指向三种流，当然也可以指向stdout 流

        所以：

           fputs("hello world",stdout);

        就是想屏幕输出hello word.

      最后来看看fputs(...)函数的标准库实现：

        int  fputs(char *s, FILE *stream)

  {      

       int c;

       while(c =*s++)   //从这儿可以看出，fputs不会向流写入字符串结尾的空字符。

          putc(c,stream);

       return ferror(stream)? EOF: 非负值

  }     

2.2  fread函数与fwrite函数

用于读入一组数据，比如一个实数或一个结构体变量的值。调用形式为：

fread(buffer,size,count,fp)

fwrite(buffer,size,count,fp)

其中：buffer是一个指针，对fread是读入数据的存放地址。对fwrite是要输出数据的地址。

size：要读写的字节数

count：要进行读写多少个size字节的数据项

fp：文件型指针。

 

Eg：fp(f,4,2,fp); ——fp所指向的文件读入2个4个字节的数据，存储到数组f中。

 

假设有如下结构体：

struct student_type

{

    char name[10];

    int num;

    int age;

    char addr[30];

}stud[40];

 

假设以上学生数据已存放在磁盘文件中，可以用下面for语句和fread函数读入40个学生的数据：

 

for(i=0;i<40;i++)

   fread(&stud[i],sizeof(struct student_tpye),1,fp);

 

同样的，用for语句和fwrite函数可以将内存中的学生数据输出到磁盘文件中去：

 

for(i=0;i<40;i++)

   fwrite(&stud[i],sizeof(struct student_tpye),1,fp);

 

如果fread或fread函数调用成功，则函数返回值为count的值，即输入或输出数据项的完整个数。

 

【例3】将两条记录写入文件中

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

struct record

{   char name[10];   

    int age;

};

int main(void)

{   struct record array[2] = {{"Ken", 24}, {"Knuth", 28}}; 

    FILE *fp = fopen("recfile", "w"); 

    if (fp == NULL)

    {     

       perror("Open file recfile");      

       exit(1);  

    }  

    fwrite(array, sizeof(struct record), 2, fp); 

    fclose(fp);  

    return 0;

    }

发现生成的文件recfile不能直接打开。

原因：我们把一个struct record结构体看作一条记录，由于结构体中有填充字节，每条记录占12字节，把两条记录写到文件中共占24字节。该程序生成的recfile文件是二 进制文件而非文本文件，因为其中不仅保存着字符型数据，还保存着整型数据24和28（在od命令的输出中以八进制显示为030和034）。

通过readrec程序读取文件recfile的内容，说明writerec程序的确记录成功写入recfile中。

 

【例4】将例3中写入的记录读取出来。

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

struct record

{   char name[10];   

    int age;

};

int main(void)

{   struct record array[2]; 

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

    if (fp == NULL)

    {     

       perror("Open file recfile");      

       exit(1);  

    }  

    fread(array, sizeof(struct record), 2, fp);  

    printf("Name1: %s\tAge1: %d\n", array[0].name, array[0].age); 

    printf("Name2: %s\tAge2: %d\n", array[1].name, array[1].age); 

    fclose(fp);  

    return 0;

}

 

fwrite和fread的应用举例：

1.将一个字符串写入文件：

    char *str="hello,I am a test program!";

    fwrite(str,sizeof(str),strlen(str),fp)

2.将一个字符数组写入文件：

    char str[]={'a','b','c','d','e'};

    fwrite(str,sizeof(char),sizeof(str),fp)
3.将一个整型数组写入文件：
    int a[]={12,33,23,24,12};
    先计算数组元素个数nmemb,之后
    fwrite(a,sizeof(int),nmemb,fp)
    注：由于程序生成的文件是二进制文件而非文本文件，因此，不用机器，整数的表达不同，
        所以无法直接打开生成文件。可通过fread函数检验数据是否写入文件。

 

3、fprintf函数和fscanf函数

与printf函数和scanf函数类似，唯一不同的是：fprintf函数和fscanf函数读写对象不是终端而是磁盘文件。

fprintf(文件指针，格式字符串，输出表列)；

fscanf(文件指针，格式字符串，输入表列)；

例如：

fprintf(fp,”%d,%6.2f”,i,t);

作用：将整形变量i和实型变量t的值按%d和%6.2f的格式输出到fp所指向的文件上。

fscanf(fp,”%d,% f”,&i,&t);

【例5】

#include "stdio.h"

#include "stdlib.h"

void main()

{

    int i=10;

    float t=3.14;

    FILE *fp;

    if((fp=fopen("example_5.txt","w"))==NULL)

    printf("cannot open file\n");

    fprintf(fp,"%d,%6.2f",i,t);   

}

4、文件定位

1）rewind函数：使位置指针重新返回文件的开头，此函数无返回值。

【例6】有一个磁盘文件，第一次将它的内容显示在屏幕上，第二次将它复制到另一个文件中。

#include "stdio.h"

void main()

{

    FILE *fp1,*fp2;

    fp1=fopen("file1.c","r");

    fp2=fopen("file2","w");

    while(!feof(fp1)) putchar(getc(fp1));   

    rewind(fp1);

    while(!feof(fp1)) putc(getc(fp1),fp2);  

    fclose(fp1);

    fclose(fp2);

  }

2）fseek函数：按指定顺序随机读写。

fseek(文件类型指针，位移量，起始点)

起始点：0—文件开始位置；1—当前位置；2—文件末尾

fseek(fp,100L,0);   将位置指针移到离文件头100个字节处

fseek(fp,50L,1);   将位置指针移到离当前位置50个字节处

fseek(fp,-10L,2);   将位置指针从文件末尾处向后退10个字节

【例7】在磁盘文件上存有10个学生的数据。要求将第1、3、5、7、9个学生数据输入计算机，并在屏幕上显示出来。

#include "stdio.h"

#include "stdlib.h"

#define SIZE 5

struct student

{

    char name[10];

    int num;

    int age    ;

    char sex;

}stud[SIZE];

void main()

{

    int i;

    FILE *fp;

    if((fp=fopen("stud_data","rb"))==NULL)

    {

       printf("cannot open file\n");

       exit(0);

    }

    for(i=0;i<SIZE;i+=2)

    {

       fseek(fp,i*sizeof(struct student),0);

       fread(&stud[i],sizeof(struct student),1,fp);

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

    }

    fclose(fp);

}

5、出错检测

ferror函数：在调用各种输入输出函数时，如果出现了错误，除了函数返回值可以反映错误外，还可以用ferror函数检查。

feeror(fp); 返回值为0表示为出错；返回为非零值，表示出错。

在执行fopen函数时，feeror函数的初始值自动置为0。

 

clearerr函数：将文件错误标志和文件结束标志置为0。

clearerr(fp);将ferror(fp)的值变为0