C语言第十三章文件操作
文件操作 学习内容
1、C语言中的流
2、标准输入输出及其重定向
3、文件的分类
4、文件的打开和关闭
5、文件的读写
文件操作的基本规则：打开文件-操作文件-关闭文件
何谓文件（Files）
存储在外部介质上具有名字的一组相关数据的集合
数据一般以文件的形式为用户及应用程序使用
文件1、泛指磁盘文件；2、OS对于例如终端显示器或打印机等设备，以文件形式来管理的。
使用文件后，可以实现程序数据分离，数据共享，实现数据长久的保存
文件存储的方式
建立若干目录（文件夹，directory\folder)
在目录里保存文件
同一级目录里保存的文件不能同名
对使用者而言，只要知道文件的路径（path，全目录）和文件名，就能使用改文件
D:\home\Sunner\main.c
Windows用反斜杠\分割路径
UNIX用斜杠/
文件存储在外存中
外存
内存容量小，容易健忘，掉电即失
外存容量大、断电后数据不丢失，可重复使用，永久保存，不健忘
磁盘（Magnetic disks）
磁盘表面涂有磁性物质
磁性单元的N-S极的两种指向表示0-1
光盘（CD、DVD）
光盘表面有一层特殊介质
介质的高低不平的交替表示0-1
U盘（Flash Memory）
闪存，可用电擦除的ROM
一种电化学存储介质，电流的通断表示0-1
文件的分类
1、按文件的逻辑结构
记录文件--由具有一定结构的记录组成（定长和不定长）
流式文件stream--由一个个字符（字节）数据顺序组成，数据流，字节流
流（stream）--计算机的基础设施infrastruture，类似于现实世界里的水电煤气等基础设施
通过一个流（通常和键盘相关）获得全部的输入
通过另一个流（通常和屏幕相关）写出全部的输出
较大规模的程序：
可能需要额外的流，如磁盘文件、网络端口、打印机等。
C语言中的标准流
stdio.h提供了三种标准流
系统定义三个标准文件，分别对应于终端设备：stdin、stdout、stderr。它们共同构成了计算机的基础设施，是备用的，不能声明、打开和关闭。
scanf（），getchar()，gets（）等通过stdin获得输入
printf（），putchar(),puts()等用stdout进行输出
Tips：stdout和stderr在默认情况下都指向屏幕，有和区别呢？
输出到stdout的内容先保存到缓冲区（buffer）
而输出到stderr的内容则直接输出到屏幕
输入/输出重定向 redirection
某些操作系统允许标准输入/输出重定向文件
*DOS和UNIX允许程序从文件获得输入或向文件写数据
这种重定向，程序本身是感觉不到的
输入重定向（Input Redirection）
*D：\>demo< infile.txt
*从终端（键盘）输入数据改成从文件中读入数据
输出重定向（Output Redirection）
D：\>demo > outfile.txt
从终端（显示器）输出数据重定向到文件
文件的分类
2、文件按数据的组织形式可以分为：
文本文件（Text file）
二进制文件（Binary file）
C程序的源代码--文本文件
可执行的C程序--二进制文件
文本文件和二进制文件有什么区别呢？
二进制文件与文本文件的区别：
按照数据在内存中的存储形式（二进制）存储到文件
二进制文件存储的字节不一定表示字符，无需ASCII码表进行字符变换，读写速度快
二进制文件的缺点：
不易阅读，妨碍调试过程
尤其注意可移植性问题：
二进制文件与不同类型的计算机及其存储数据方式相关。
存储int型2字节，4字节？先存高位字节，低位字节？与机器字长、对齐方式alignment以及big-endian/little-endian等相关
总之，二进制文件保存数据，不仅要按照存入时的类型，还要按存入时的格式读出，才能恢复期本来面貌。
公开的标准文件格式
如bmp、tif、gif、jpg和mp3等类型的文件，有大量软件生成和使用这些类型的文件
不公开或加密的文件格式
如Microsoft Word的doc格式就不公开，所以至今没有Word以外的其他软件能完美地读出doc文件
实际上，文件就是一种字节序列，无论何种形式。
对于程序员来说，区分文本文件和二进制文件：
文本文件--按行划分
所以必须用特殊的字符标记行的结尾
某些OS还可能用特殊的字符标记文件的末尾
例如DOS将Ctrl+Z设定为文件的结束符
二进制文件---不是按行划分的，可合法地包含任何字符，故不可能留出文件结束符
文件与流的关系
程序通过文件打开操作将流与设备联系起来，文件打开后，可在程序和文件之间交换数据
由程序在磁盘上建立文件（建立文件）
文件打开后，通过写操作将数据存入该文件（写入数据）
由程序打开磁盘上的某个已有文件，通过读操作将文件中的数据读入内存供程序使用（读取数据）
程序通过文件关闭操作来断开流与文件的联系
文件指针（File Pointer）
C程序中的流的打开和关闭是通过文件指针实现的
文件指针的类型为FILE *
FILE * fp；
--定义了FILE型指针变量*fp，标识一个特定的磁盘文件
--Tips：与文件相关联的每个流都有一个FILE类型的控制结构
定义有关文件操作的信息，用户绝对不应修改
通过文件指针对文件进行操作的时候动态保存的数据结构如下：
文件打开操作
文件打开操作一定要判文件打开是否成功！！
为什么要返回文件指针（句柄，handle）呢？
--以后关闭文件时要用
--因FILE结构较大，传回这个结构的首地址效率比传回整个结构效率高
文件关闭操作
为什么要关闭文件，因为文件的写入操作是将数据写入到缓冲区中的，执行了文件关闭操作后，操作系统会将缓冲区中的最后一部分数据全部flush到文件中，整个时候才能生成一个完整的文件。
各种文件的操作成功与否一定要进行判断！！
文件打开后一定要关闭。否则，可能引起数据丢失，甚至影响其他文件的打开，多数情况下，系统限制同时打开状态的文件总数。因此，打开文件前先关闭无用文件是必要的的。
文件打开方式（mode）
文件操作的常用函数：
按字符读写文件
例：从键盘输入一串字符，转存到磁盘文件上demo.txt
例：将0-127之间的ASCII字符写入demo.bin二进制文件中，并读取该文件内容并显示（用写字板和vc打开）
二进制文件读操作经典代码：
按字符串读写文件
使用fgets的重定向来替换gets，可以防止缓冲区溢出，具有重要意义
按格式读写文件
例：修改例12.7，计算每个学生的4门课程的平均分，将学生的各科成绩及平均分输出到文件score.txt中
例：从上面的文件中score.txt读出每个学生的4门课的平均分,各科成绩及平均分。
注意：读的时候和写的时候的格式要一样
fprintf（）最普遍的应用：
1、向标准错误流写出错信息
fprintf（stderr，"Error: file can't be opened\n);
即使用户重定向stdout，向stderr写入的信息也保证会出现在屏幕上
2、输出调试信息，报告程序运行到了哪里，那里的状态是什么
1 int Add(int para1, int para2) 2 { 3 int a, b; 4 fprintf(stderr,"DEBUG: Call foo() with %d and %d\n",para1,para2); 5 a = para1; 6 b = para2; 7 return a*b; 8 }
按数据块来读写文件
例：在前几个实例基础上，计算每个学生的4门课程的平均分，将学生的各科成绩及平均分输出到student.txt中，然后再从文件中读出数据并显示到屏幕上
允许程序在单步中读和写比较大的数据块，虽然可以用于文本流，但主要还是用于二进制流。刚才的例子是用在文本流上。
文件的随机读写
如何实现文件的随机读写呢？
文件从头到尾按字节从0开始顺序编址，用以表示数据的存储位置
文件位置指针（Position pointer，文件位置标记）
-指示打开文件的当前读写位置
-对文件每读写一次，文件指针自动指向下一个读写位置，方便地进行顺序读写
-利用文件定位函数，还可实现随机读写
文件定位
设定文件位置指针的函数
void rewind(FILE *fp);
使文件位置指针重新指向文件的开始位置
long ftell(FILE *fp);
返回当前文件位置指针（相对于文件起始位置的字节偏移量）
int fseek(FILE *fp, long offset, int fromwhere);
改变文件位置指针，实现随机读写。将文件位置指针从fromwhere开始移动offset个字节，指示下一个要读取的数据的位置
fp：指向fopen()打开的文件的指针
offset：位置指针的偏移量（字节数），long 型，加l或L
fromwhere：起始位置 （SEEK_SET或0----文件开始，SEEK_CUR或1----当前位置，SEEK_END或2----文件末尾）
文件缓冲
从磁盘驱动器传出或传入信息，性对较慢
提高读写效率的诀窍----缓冲（buffering）
输出缓冲
--写入文件的数据，实际是存储在内存的缓冲区内
--当缓冲区满或关闭文件时，缓冲区自动”清洗"(写入输出设备）
--主动清洗输出流，用fflush(fp）；
输入缓冲
--来自输入设备的数据存在输入缓冲区内
--从缓冲区读数据代替了从设备本身读数据
文件缓冲提高效率的原因所在
--缓冲发生在屏幕的后天，自动完成，如getchar()
--从缓冲区读数据或向缓冲区写数据，几乎不花时间
--仅花时间将缓冲区内容传递给磁盘文件，或反之
--一次性的大块移动比频繁的字符移动快得多
缓冲型和非缓冲型文件系统
缓冲型文件系统
--系统自动在内存中为每个正在使用的文件开辟一个缓冲区，读写文件时，数据先送缓冲区再传给C程序或外存
--利用文件指针标识文件
--缓冲型文件系统中的文件操作，也称高级文件操作
--高级文件操作函数ANSI C定义的文件操作函数，具有跨平台和可移植的能力
非缓冲文件系统
--不自动设置文件缓冲区，缓冲区需由程序员自己设定
--没有文件指针，使用称为文件号的整数来标识文件
| fopen族的函数 | open族的函数 |
| 将很多功能从不同OS的范畴转移到了标准语言库的范畴，实现了以独立于实现的方式来执行I/O |
功能一般由OS直接提供，在不同的OS上有细微差别 |
| 较适合处理文本文件，或结构单一的文件，会为了处理方便而改变一些内容 | 通常能直接反映文件的真是情况，因为它的操作都不假定文件的任何结构 |
| 功能更强大，但效率略逊色 |
本章小结
1、文件的分类
2、文件操作函数
--文件的打开和关闭
--文件的顺序读写
--文件的随机读写
有没有图形的标准函数呢？
标准C没有,编译器可能带有图形库，或者使用第三方提供的图形库，当然也可以自己编写图形库。
浙公网安备 33010602011771号