C文件操作

文件
文件的基本概念
　　所謂“文件”是指一組相關數據的有序集合。 這個數據集有一個名稱，叫做文件名。 實際上在前面的各章中我們已經多次使用了文件，例如源程序文件、目標文件、可執行文件、庫文件 (頭文件)等。文件通常是駐留在外部介質(如磁盤等)上的， 在使用時才調入內存中來。從不同的角度可對文件作不同的分類。從用戶的角度看，文件可分爲普通文件和設備文件兩種。

　　普通文件是指駐留在磁盤或其它外部介質上的一個有序數據集，可以是源文件、目標文件、可執行程序； 也可以是一組待輸入處理的原始數據，或者是一組輸出的結果。對於源文件、目標文件、可執行程序可以稱作程序文件，對輸入輸出數據可稱作數據文件。

　　設備文件是指與主機相聯的各種外部設備，如顯示器、打印機、鍵盤等。在操作系統中，把外部設備也看作是一個文件來進行管理，把它們的輸入、輸出等同於對磁盤文件的讀和寫。通常把顯示器定義爲標準輸出文件， 一般情況下在屏幕上顯示有關信息就是向標準輸出文件輸出。如前面經常使用的printf,putchar 函數就是這類輸出。鍵盤通常被指定標準的輸入文件， 從鍵盤上輸入就意味着從標準輸入文件上輸入數據。scanf,getchar函數就屬於這類輸入。

　　從文件編碼的方式來看，文件可分爲ASCII碼文件和二進制碼文件兩種。

　　ASCII文件也稱爲文本文件，這種文件在磁盤中存放時每個字符對應一個字節，用於存放對應的ASCII碼。例如，數5678的存儲形式爲：
ASC碼： 　00110101 00110110 00110111 00111000
　　　　　↓ 　　　　↓　　　　↓ 　　　↓
十進制碼： 5　　　　　6　　　　7　　　　8 共佔用4個字節。ASCII碼文件可在屏幕上按字符顯示， 例如源程序文件就是ASCII文件，用DOS命令TYPE可顯示文件的內容。 由於是按字符顯示，因此能讀懂文件內容。

　　二進制文件是按二進制的編碼方式來存放文件的。 例如， 數5678的存儲形式爲： 00010110 00101110只佔二個字節。二進制文件雖然也可在屏幕上顯示， 但其內容無法讀懂。C系統在處理這些文件時，並不區分類型，都看成是字符流，按字節進行處理。 輸入輸出字符流的開始和結束只由程序控制而不受物理符號(如回車符)的控制。 因此也把這種文件稱作“流式文件”。

　　本章討論流式文件的打開、關閉、讀、寫、 定位等各種操作。文件指針在Ｃ語言中用一個指針變量指向一個文件， 這個指針稱爲文件指針。通過文件指針就可對它所指的文件進行各種操作。定義說明文件指針的一般形式爲： FILE* 指針變量標識符； 其中FILE應爲大寫，它實際上是由系統定義的一個結構，該結構中含有文件名、文件狀態和文件當前位置等信息。 在編寫源程序時不必關心FILE結構的細節。例如：FILE *fp； 表示fp是指向FILE結構的指針變量，通過fp 即可找存放某個文件信息的結構變量，然後按結構變量提供的信息找到該文件， 實施對文件的操作。習慣上也籠統地把fp稱爲指向一個文件的指針。文件的打開與關閉文件在進行讀寫操作之前要先打開，使用完畢要關閉。 所謂打開文件，實際上是建立文件的各種有關信息，並使文件指針指向該文件，以便進行其它操作。關閉文件則斷開指針與文件之間的聯繫，也就禁止再對該文件進行操作。

　　在Ｃ語言中，文件操作都是由庫函數來完成的。 在本章內將介紹主要的文件操作函數。

文件打開函數ｆｏｐｅｎ

　　fopen函數用來打開一個文件，其調用的一般形式爲：文件指針名=fopen(文件名，使用文件方式) 其中，“文件指針名”必須是被說明爲FILE 類型的指針變量，“文件名”是被打開文件的文件名。 “使用文件方式”是指文件的類型和操作要求。“文件名”是字符串常量或字符串數組。例如：
FILE *fp；
fp=("file a","r");
其意義是在當前目錄下打開文件file a，只允許進行“讀”操作，並使fp指向該文件。
又如：
FILE *fphzk
fphzk=("c:\\hzk16',"rb")
其意義是打開C驅動器磁盤的根目錄下的文件hzk16， 這是一個二進制文件，只允許按二進制方式進行讀操作。兩個反斜線“\\ ”中的第一個表示轉義字符，第二個表示根目錄。使用文件的方式共有12種，下面給出了它們的符號和意義。
文件使用方式 　　　　　　　意 義
“rt”　　　　　　只讀打開一個文本文件，只允許讀數據
“wt”　　　　　　只寫打開或建立一個文本文件，只允許寫數據
“at”　　　　　　追加打開一個文本文件，並在文件末尾寫數據
“rb”　　　　　　只讀打開一個二進制文件，只允許讀數據
“wb”　　　　 　 只寫打開或建立一個二進制文件，只允許寫數據
“ab” 　　　　 　追加打開一個二進制文件，並在文件末尾寫數據
“rt+”　　　　　 讀寫打開一個文本文件，允許讀和寫
“wt+”　　　　　 讀寫打開或建立一個文本文件，允許讀寫
“at+”　　　　　 讀寫打開一個文本文件，允許讀，或在文件末追加數 據
“rb+”　　　　　 讀寫打開一個二進制文件，允許讀和寫
“wb+”　　　　　 讀寫打開或建立一個二進制文件，允許讀和寫
“ab+” 　　　　　讀寫打開一個二進制文件，允許讀，或在文件末追加數據

對於文件使用方式有以下幾點說明：
. 文件使用方式由r,w,a,t,b，+六個字符拼成，各字符的含義是：
r(read): 讀
w(write): 寫
a(append): 追加
t(text): 文本文件，可省略不寫
b(banary): 二進制文件
+: 讀和寫
. 凡用“r”打開一個文件時，該文件必須已經存在， 且只能從該文件讀出。
. 用“w”打開的文件只能向該文件寫入。 若打開的文件不存在，則以指定的文件名建立該文件，若打開的文件已經存在，則將該文件刪去，重建一個新文件。
. 若要向一個已存在的文件追加新的信息，只能用“a ”方式打開文件。但此時該文件必須是存在的，否則將會出錯。
. 在打開一個文件時，如果出錯，fopen將返回一個空指針值NULL。在程序中可以用這一信息來判別是否完成打開文件的工作，並作相應的處理。因此常用以下程序段打開文件：
if((fp=fopen("c:\\hzk16","rb")==NULL)
{
printf("\nerror on open c:\\hzk16 file!");
getch();
exit(1);
}
　　這段程序的意義是，如果返回的指針爲空，表示不能打開C盤根目錄下的hzk16文件，則給出提示信息“error on open c:\ hzk16file!”，下一行getch()的功能是從鍵盤輸入一個字符，但不在屏幕上顯示。在這裏，該行的作用是等待，只有當用戶從鍵盤敲任一鍵時，程序才繼續執行， 因此用戶可利用這個等待時間閱讀出錯提示。敲鍵後執行exit(1)退出程序。
. 把一個文本文件讀入內存時，要將ASCII碼轉換成二進制碼， 而把文件以文本方式寫入磁盤時，也要把二進制碼轉換成ASCII碼，因此文本文件的讀寫要花費較多的轉換時間。對二進制文件的讀寫不存在這種轉換。
. 標準輸入文件(鍵盤)，標準輸出文件(顯示器 )，標準出錯輸出(出錯信息)是由系統打開的，可直接使用。文件關閉函數ｆｃｌｏｓｅ文件一旦使用完畢，應用關閉文件函數把文件關閉， 以避免文件的數據丟失等錯誤。

fclose函數

調用的一般形式是： fclose(文件指針)； 例如：
fclose(fp); 正常完成關閉文件操作時，fclose函數返回值爲0。如返回非零值則表示有錯誤發生。文件的讀寫對文件的讀和寫是最常用的文件操作。

在Ｃ語言中提供了多種文件讀寫的函數：
·字符讀寫函數 ：fgetc和fputc
·字符串讀寫函數：fgets和fputs
·數據塊讀寫函數：freed和fwrite
·格式化讀寫函數：fscanf和fprinf

　　下面分別予以介紹。使用以上函數都要求包含頭文件stdio.h。字符讀寫函數ｆｇｅｔｃ和ｆｐｕｔｃ字符讀寫函數是以字符(字節)爲單位的讀寫函數。 每次可從文件讀出或向文件寫入一個字符。

一、讀字符函數fgetc

　　fgetc函數的功能是從指定的文件中讀一個字符，函數調用的形式爲：字符變量=fgetc(文件指針)； 例如：ch=fgetc(fp);其意義是從打開的文件fp中讀取一個字符並送入ch中。

　　對於fgetc函數的使用有以下幾點說明：
. 在fgetc函數調用中，讀取的文件必須是以讀或讀寫方式打開的。
. 讀取字符的結果也可以不向字符變量賦值，例如：fgetc(fp);但是讀出的字符不能保存。
. 在文件內部有一個位置指針。用來指向文件的當前讀寫字節。在文件打開時，該指針總是指向文件的第一個字節。使用fgetc 函數後， 該位置指針將向後移動一個字節。 因此可連續多次使用fgetc函數，讀取多個字符。 應注意文件指針和文件內部的位置指針不是一回事。文件指針是指向整個文件的，須在程序中定義說明，只要不重新賦值，文件指針的值是不變的。文件內部的位置指針用以指示文件內部的當前讀寫位置，每讀寫一次，該指針均向後移動，它不需在程序中定義說明，而是由系統自動設置的。

[例10.1]讀入文件e10-1.c，在屏幕上輸出。
#include<stdio.h>
main()
{
FILE *fp;
char ch;
if((fp=fopen("e10_1.c","rt"))==NULL)
{
printf("Cannot open file strike any key exit!");
getch();
exit(1);
}
ch=fgetc(fp);
while (ch!=EOF)
{
putchar(ch);
ch=fgetc(fp);
}
fclose(fp);
}
　　本例程序的功能是從文件中逐個讀取字符，在屏幕上顯示。 程序定義了文件指針fp,以讀文本文件方式打開文件“e10_1.c”， 並使fp指向該文件。如打開文件出錯， 給出提示並退出程序。程序第12行先讀出一個字符，然後進入循環，只要讀出的字符不是文件結束標誌(每個文件末有一結束標誌EOF)就把該字符顯示在屏幕上，再讀入下一字符。每讀一次，文件內部的位置指針向後移動一個字符，文件結束時，該指針指向EOF。執行本程序將顯示整個文件。

二、寫字符函數fputc

　　fputc函數的功能是把一個字符寫入指定的文件中，函數調用的形式爲： fputc(字符量，文件指針)； 其中，待寫入的字符量可以是字符常量或變量，例如：fputc('a',fp);其意義是把字符a寫入fp所指向的文件中。

　　對於fputc函數的使用也要說明幾點：
. 被寫入的文件可以用、寫、讀寫，追加方式打開，用寫或讀寫方式打開一個已存在的文件時將清除原有的文件內容，寫入字符從文件首開始。如需保留原有文件內容，希望寫入的字符以文件末開始存放，必須以追加方式打開文件。被寫入的文件若不存在，則創建該文件。
. 每寫入一個字符，文件內部位置指針向後移動一個字節。
. fputc函數有一個返回值，如寫入成功則返回寫入的字符， 否則返回一個EOF。可用此來判斷寫入是否成功。

[例10.2]從鍵盤輸入一行字符，寫入一個文件， 再把該文件內容讀出顯示在屏幕上。
#include<stdio.h>
main()
{
FILE *fp;
char ch;
if((fp=fopen("string","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);
ch=fgetc(fp);
while(ch!=EOF)
{
putchar(ch);
ch=fgetc(fp);
}
printf("\n");
fclose(fp);
}
　　程序中第6行以讀寫文本文件方式打開文件string。程序第13行從鍵盤讀入一個字符後進入循環，當讀入字符不爲回車符時，則把該字符寫入文件之中，然後繼續從鍵盤讀入下一字符。 每輸入一個字符，文件內部位置指針向後移動一個字節。寫入完畢， 該指針已指向文件末。如要把文件從頭讀出，須把指針移向文件頭，程序第19行rewind函數用於把fp所指文件的內部位置指針移到文件頭。 第20至25行用於讀出文件中的一行內容。

[例10.3]把命令行參數中的前一個文件名標識的文件， 複製到後一個文件名標識的文件中， 如命令行中只有一個文件名則把該文件寫到標準輸出文件(顯示器)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 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 open %s\n",argv[1]);
getch();
exit(1);
}
while((ch=fgetc(fp1))!=EOF)
fputc(ch,fp2);
fclose(fp1);
fclose(fp2);
}
　　本程序爲帶參的main函數。程序中定義了兩個文件指針 fp1 和fp2，分別指向命令行參數中給出的文件。如命令行參數中沒有給出文件名，則給出提示信息。程序第18行表示如果只給出一個文件名，則使fp2指向標準輸出文件(即顯示器)。程序第25行至28行用循環語句逐個讀出文件1中的字符再送到文件2中。再次運行時，給出了一個文件名(由例10.2所建立的文件)， 故輸出給標準輸出文件stdout，即在顯示器上顯示文件內容。第三次運行，給出了二個文件名，因此把string中的內容讀出，寫入到OK之中。可用DOS命令type顯示OK的內容：字符串讀寫函數ｆｇｅｔｓ和ｆｐｕｔｓ

一、讀字符串函數fgets函數的功能是從指定的文件中讀一個字符串到字符數組中，函數調用的形式爲： fgets(字符數組名，n，文件指針)；其中的n是一個正整數。表示從文件中讀出的字符串不超過 n-1個字符。在讀入的最後一個字符後加上串結束標誌'\0'。例如：fgets(str,n,fp);的意義是從fp所指的文件中讀出n-1個字符送入字符數組str中。
[例10.4]從e10_1.c文件中讀入一個含10個字符的字符串。
#include<stdio.h>
main()
{
FILE *fp;
char str[11];
if((fp=fopen("e10_1.c","rt"))==NULL)
{
printf("Cannot open file strike any key exit!");
getch();
exit(1);
}
fgets(str,11,fp);
printf("%s",str);
fclose(fp);
}
　　本例定義了一個字符數組str共11個字節，在以讀文本文件方式打開文件e101.c後，從中讀出10個字符送入str數組，在數組最後一個單元內將加上'\0'，然後在屏幕上顯示輸出str數組。輸出的十個字符正是例10.1程序的前十個字符。

　　對fgets函數有兩點說明：
. 在讀出n-1個字符之前，如遇到了換行符或EOF，則讀出結束。
. fgets函數也有返回值，其返回值是字符數組的首地址。

二、寫字符串函數fputs

fputs函數的功能是向指定的文件寫入一個字符串，其調用形式爲： fputs(字符串，文件指針) 其中字符串可以是字符串常量，也可以是字符數組名，或指針 變量，例如：
fputs(“abcd“，fp)；
其意義是把字符串“abcd”寫入fp所指的文件之中。[例10.5]在例10.2中建立的文件string中追加一個字符串。
#include<stdio.h>
main()
{
FILE *fp;
char ch,st[20];
if((fp=fopen("string","at+"))==NULL)
{
printf("Cannot open file strike any key 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);
}
　　本例要求在string文件末加寫字符串，因此，在程序第6行以追加讀寫文本文件的方式打開文件string 。 然後輸入字符串， 並用fputs函數把該串寫入文件string。在程序15行用rewind函數把文件內部位置指針移到文件首。 再進入循環逐個顯示當前文件中的全部內容。

數據塊讀寫函數ｆｒｅａｄ和ｆｗｒｉｔｅ

　　Ｃ語言還提供了用於整塊數據的讀寫函數。 可用來讀寫一組數據，如一個數組元素，一個結構變量的值等。讀數據塊函數調用的一般形式爲： fread(buffer,size,count,fp); 寫數據塊函數調用的一般形式爲： fwrite(buffer,size,count,fp); 其中buffer是一個指針，在fread函數中，它表示存放輸入數據的首地址。在fwrite函數中，它表示存放輸出數據的首地址。 size 表示數據塊的字節數。count 表示要讀寫的數據塊塊數。fp 表示文件指針。
例如：
fread(fa,4,5,fp); 其意義是從fp所指的文件中，每次讀4個字節(一個實數)送入實數組fa中，連續讀5次，即讀5個實數到fa中。
[例10.6]從鍵盤輸入兩個學生數據，寫入一個文件中， 再讀出這兩個學生的數據顯示在屏幕上。
#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;
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);
}
　　本例程序定義了一個結構stu,說明了兩個結構數組boya和 boyb以及兩個結構指針變量pp和qq。pp指向boya,qq指向boyb。程序第16行以讀寫方式打開二進制文件“stu_list”，輸入二個學生數據之後，寫入該文件中， 然後把文件內部位置指針移到文件首，讀出兩塊學生數據後，在屏幕上顯示。

格式化讀寫函數ｆｓｃａｎｆ和ｆｐｒｉｎｔｆ

fscanf函數，fprintf函數與前面使用的scanf和printf 函數的功能相似，都是格式化讀寫函數。 兩者的區別在於 fscanf 函數和fprintf函數的讀寫對象不是鍵盤和顯示器，而是磁盤文件。這兩個函數的調用格式爲： fscanf(文件指針，格式字符串，輸入表列)； fprintf(文件指針，格式字符串，輸出表列)； 例如：
fscanf(fp,"%d%s",&i,s);
fprintf(fp,"%d%c",j,ch);
用fscanf和fprintf函數也可以完成例10.6的問題。修改後的程序如例10.7所示。
[例10.7]
#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);
}
　　與例10.6相比，本程序中fscanf和fprintf函數每次只能讀寫一個結構數組元素，因此採用了循環語句來讀寫全部數組元素。還要注意指針變量pp,qq由於循環改變了它們的值，因此在程序的25和32行分別對它們重新賦予了數組的首地址。