C语法基础之文件操作

C语法基础之文件操作
2009年10月18日
　　
文件  C 文件概述
　　所谓“文件”是指一组相关数据的有序集合。这个数据集有一个名称，叫做文件名。
　　普通文件是指驻留在磁盘或其它外部介质上的一个有序数据集。对于源文件、目标文件、可执行程序可以称作程序文件，对输入输出数据可称作数据文件。
　　设备文件是指与主机相联的各种外部设备，如显示器、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，把它们的输入、输出等同于对磁盘文件的读和写。
　　通常把显示器定义为标准输出文件，一般情况下在屏幕上显示有关信息就是向标准输出文件输出。如前面经常使用的printf,putchar 函数就是这类输出。
　　键盘通常被指定标准的输入文件，从键盘上输入就意味着从标准输入文件上输入数据。scanf,getchar 函数就属于这类输入。
　　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。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”。
　　例如， 数5678 的存储形式为：
　　00010110 00101110
　　只占二个字节。
　　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。通过文件指针就可对它所指的文件进行各种操作。
　　定义说明文件指针的一般形式为：FILE *指针变量标识符；
　　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。
　　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。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：
　　6) 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时，程序才继续执行，因此用户可利用这个等待时间阅读出错提示。敲键后执行exit(1)退出程序。
　　7) 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。
　　8) 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。
　　文件关闭函数（fclose 函数）
　　文件一旦使用完毕，应用关闭文件函数把文件关闭，以避免文件的数据丢失等错误。
　　fclose 函数调用的一般形式是：fclose(文件指针)；
　　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fprinf
　　下面分别予以介绍。使用以上函数都要求包含头文件stdio.h。
　　字符读写函数fgetc 和fputc
　　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)；
　　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，
　　例如：
　　fgetc(fp);
　　但是读出的字符不能保存。
　　3) 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，该位置指针将向后移动一个字节。 因此可连续多次使用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，它不需在程序中定义说明，而是由系统自动设置的。
　　2.写字符函数fputc
　　fputc 函数的功能是把一个字符写入指定的文件中，函数调用的形式为：fputc(字符量，文件指针)；
　　说明几点：
　　1) 被写入的文件可以用写、读写、追加方式打开，用写或读写方式打开一个已存在的文件时将清除原有的文件内容，写入字符从文件首开始。如需保留原有文件内容，希望写入的字符以文件末开始存放，必须以追加方式打开文件。被写入的文件若不存在，则创建该文件。
　　2) 每写入一个字符，文件内部位置指针向后移动一个字节。
　　3) 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。
　　字符串读写函数fgets 和fputs
　　1. 读字符串函数 fgets
　　函数的功能是从指定的文件中读一个字符串到字符数组中，函数调用的形式为：fgets(字符数组名,n,文件指针);
　　其中的n 是一个正整数。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);
　　的意义是从fp 所指的文件中读出n-1 个字符送入字符数组str 中。
　　说明：
　　1) 在读出 n-1 个字符之前，如遇到了换行符或EOF，则读出结束。
　　2) 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 函数的功能是向指定的文件写入一个字符串，其调用形式为：fputs(字符串,文件指针);
　　其中字符串可以是字符串常量，也可以是字符数组名，或指针变量，例如：
　　fputs(“abcd“,fp);
　　其意义是把字符串“abcd”写入fp 所指的文件之中。
　　数据块读写函数fread 和fwtrite
　　C语言还提供了用于整块数据的读写函数。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);
　　写数据块函数调用的一般形式为：fwrite(buffer,size,count,fp);
　　其中:buffer 是一个指针，在fread 函数中，它表示存放输入数据的首地址。在fwrite 函数中，它表示存放输出数据的首地址。size 表示数据块的字节数。count 表示要读写的数据块块数。fp 表示文件指针。
　　例如：
　　fread(fa,4,5,fp);
　　其意义是从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。
　　格式化读写函数fscanf 和fprintf
　　fscanf 函数，fprintf 函数与前面使用的scanf 和printf 函数的功能相似，都是格式化读写函数。两者的区别在于fscanf 函数和fprintf 函数的读写对象不是键盘和显示器，而是磁盘文件。
　　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);
　　其中:
　　buffer 是一个指针，在fread 函数中，它表示存放输入数据的首地址。在fwrite 函数中，它表示存放输出数据的首地址。
　　size 表示数据块的字节数。
　　count 表示要读写的数据块块数。
　　fp 表示文件指针。
　　例如：fread(fa,4,5,fp);
　　其意义是从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。
　　文件的随机读写
　　文件定位
　　移动文件内部位置指针的函数主要有两个，即 rewind 函数和fseek 函数。
　　rewind 函数前面已多次使用过，其调用形式为：rewind(文件指针);
　　它的功能是把文件内部的位置指针移到文件首。
　　fseek 函数用来移动文件内部位置指针，其调用形式为：fseek(文件指针,位移量,起始点);
　　其中：
　　“文件指针”指向被移动的文件。
　　“位移量”表示移动的字节数，要求位移量是long 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。
　　其表示方法如下表。
　　起始点 表示符号 数字表示
　　文件首 SEEK_SET 0
　　当前位置 SEEK_CUR 1
　　文件末尾 SEEK_END 2
　　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。
　　文件的随机读写
　　常用fread 和fwrite 函数
　　具体方法同上面介绍
　　文件检测函数
　　文件结束检测函数feof 函数
　　调用格式：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，则返回值为1，否则为0。
　　读写文件出错检测函数
　　ferror 函数调用格式：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，否则表示有错。
　　文件出错标志和文件结束标志置0 函数
　　clearerr 函数调用格式：clearerr(文件指针);
　　功能：本函数用于清除出错标志和文件结束标志，使它们为0 值。
　　C库文件：
　　C系统提供了丰富的系统文件，称为库文件，C 的库文件分为两类，一类是扩展名为".h"的文件，称为头文件，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。
　　Turbo C 头文件
　　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名类信息(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/O 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,vscarf 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/O 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，包括浮点和双精度值的范围。
　　小结
　　1. C系统把文件当作一个“流”，按字节进行处理。
　　2. C文件按编码方式分为二进制文件和 ASCII 文件。
　　3. C语言中，用文件指针标识文件，当一个文件被 打开时，可取得该文件指针。
　　4. 文件在读写之前必须打开，读写结束必须关闭。
　　5. 文件可按只读、只写、读写、追加四种操作方式打开，同时还必须指定文件的类型是
　　二进制文件还是文本文件。
　　6. 文件可按字节，字符串，数据块为单位读写，文件也可按指定的格式进行读写。
　　7. 文件内部的位置指针可指示当前的读写位置，移动该指针可以对文件实现随机读写。