项目十一文件的应用

认识文件

概述

文件对大家来说很熟悉，常见的有txt文本文档，办公用的word文档等，主要作用就是保存数据

在C语言中，文件时计算机领域的一个重要概念，通常指存储在外部介质上数据的集合。操作系统以文件为单位对数据进行管理，以文件名访问文件。

分类

按文件内容划分源文件、目标文件、数据文件等

C语言源程序文件的扩展名为.c，C语言的源文件经过编译，产生扩展名为.exe可执行文件，最后C语言的文件操作函数会把程序运行的结果存储到文件中，得到一个数据文件。

例如大家在Dev C++编写一段输出“你好C语言”的的代码，经过编译和运行，会在命令行窗口输出结果，同时也可以在电脑上文件资源管理器上查看你自已保存的文件地址，就是数据文件

按组织形式划分文本文件和二进制文件

文本文件指文件的内容由ASCII码组成，一个字符占用1字节，主要用于存储和传输文本数据，如文本文档、程序代码等，具有易于处理和读取，但存储效率较低，因为每个字符都需要占用一个字节的存储空间。

二进制文件由0和1组成，是以数据在内存中的存储形式原样输出到磁盘上所产生的文件，具有输入输出速度快，节省内存空间的优势，但可阅读性低

方法

在C语言中，文件的基本操作分三个步骤，即打开文件、读取数据和关闭文件

利用程序在打开文件时，首先在内存中为输入、输出数据开辟缓冲区；

向数据文件中写入数据时，先将数据送入文件缓冲区，当文件缓冲区写满时，在一起写到外存；

数据文件的读取数据也是一样，不过顺序相反。

如果缓冲区不满时结束操作，数据会丢失，但如果关闭文件，不管是否写满，都会把缓冲区数据

存入外存，保证数据不丢失。

不打开文件无法读取文件数据，不关闭文件会浪费操作系统资源，导致数据丢失。

文件类型指针

在C语言中，把指向一个文件的指针称为文件指针，通过文件指针可以对它所指的文件进行操作。

定义文件类型的指针一般格式为

FILE  *指针变量标识符;

FILE 为大写，是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信息，

 *指针变量标识符是FILE指向的目的文件，可以是指针的变量

文件的打开和关闭

文件的打开（fopen()函数）

调用fopen()函数一般形式：

FILE  *p;
p=fopen(文件名, 文件使用模式);

文件使用模式的格式如下：

需要注意的是，使用w或w+模式打开文件，会清空文件内容，这一点需要特别注意。

文件的关闭（fclose()函数）

调用fclose()函数一般形式：

int fclose(FILE *fp);
//提示
fclose(文件指针变量);
 

简单案例：

#include 
 
int main() {
    FILE *fp;
    fp = fopen("test.txt", "w");
    if (fp == NULL) {
        printf("Error opening file.\n");
        return 1;
    }
    fprintf(fp, "Hello, world!\n");
    fclose(fp);
    return 0;
}
 

这个程序的功能是打开名为test.txt的文件，并向其中写入一行字符串"Hello, world!\n"。如果文件打开失败，则输出错误信息并返回1；否则将字符串写入文件并关闭文件，返回0。

提示：在C语言中文件的操作都是由库函数完成，同时，文件的打开实际上就是文件与文件指针之间的联系，以便进行操作，文件的关闭实际上也是断开文件与文件指针之间的联系，即禁止对该文件操作

文件的读取和写入

读写一个字符

• 从文件中读取一个字符函数fgetc()，一般形式：

ch=fgetc(fp);

作用：从指针变量fp指向的文件中读取一个字符赋给字符变量ch

函数的返回值为字符变量ch，若字符变量ch是文件的结束标志”EFO“，则返回值为EFO。

下面是一个使用fgetc()函数从文件中读取一个字符的简单案例：

#include 
 
int main() {
    FILE *fp;
    int ch;
 
    fp = fopen("test.txt", "r");
    if (fp == NULL) {
        printf("Error opening file.\n");
        return 1;
    }
 
    ch = fgetc(fp);  // 从文件中读取一个字符
    if (ch == EOF) {
        printf("End of file reached.\n");
    } else {
        printf("Character read: %c\n", ch);
    }
 
    fclose(fp);
    return 0;
}

在上面的例子中，我们打开了一个文件"test.txt"，然后使用fgetc()函数从文件中读取一个字符。如果读取到了EOF(end of file)，则输出"End of file reached."；否则输出读取到的字符。最后关闭文件。

• 将一个字符写入文件函数fputc(),一般形式：

fputc(ch,fp);

作用：把字符变量ch的值输出到指针变量fp指向的文件

若函数执行成功，则其返回值为输出的字符变量ch，否则返回值为文件结束标志"EFO"，EFO是一个字符常量，在stdio.h头文件被定义为-1

下面是一个简单的例子，使用fputc()函数将一个字符写入文件：

#include 
 
int main() {
  FILE *fp;
  fp = fopen("test.txt", "w");
  if (fp == NULL) {
    printf("Error opening file.\n");
    return 1;
  }
 
  fputc('a', fp);  // 将字符'a'写入文件
  fclose(fp);
  return 0;
}
 

在上面的例子中，我们打开了一个文件"test.txt"，然后使用fputc()函数将字符'a'写入文件，最后关闭文件。

读写一个字符串

• 从文件中读取一个字符串函数fgets(),一般形式：

fgets(str,n,fp);

作用：从指针变量fp指向的文件中读取n-1个字符，送到字符数组str中

• 向文件输出一个字符串函数fpute()

fputs(str,fp);

作用：把字符数组str中的字符串写入指针变量fp指向的文件中，但字符串结束标志“\0”不会输出

文件格式化输入输出

• scanf()函数：从标准输入流中读取数据，并根据指定的格式转换为相应的类型。
• printf()函数：将数据格式化输出到标准输出流中。
• fprintf()函数：将数据格式化输出到指定的文件中。
• fscanf()函数：从指定的文件中读取数据，并根据指定的格式转换为相应的类型。

这些函数的用法与前面讲述的标准输入输出函数类似，只不过多了一个格式化字符串参数，用于指定数据的格式。下面是一个示例代码：

#include 
 
int main() {
  FILE *fp;
  char str[100];
  int num;
 
  // 从标准输入中读取字符串和整数
  printf("请输入一个字符串：");
  scanf("%s", str);
  printf("请输入一个整数：");
  scanf("%d", &num);
 
  // 将字符串和整数格式化输出到标准输出流中
  printf("您输入的字符串是：%s\n", str);
  printf("您输入的整数是：%d\n", num);
 
  // 将字符串和整数格式化输出到文件中
  fp = fopen("test.txt", "w");
  fprintf(fp, "您输入的字符串是：%s\n", str);
  fprintf(fp, "您输入的整数是：%d\n", num);
  fclose(fp);
 
  // 从文件中读取字符串和整数
  fp = fopen("test.txt", "r");
  fscanf(fp, "%s %d", str, &num);
  fclose(fp);
 
  // 输出从文件中读取的字符串和整数
  printf("从文件中读取的字符串是：%s\n", str);
  printf("从文件中读取的整数是：%d\n", num);
 
  return 0;
}
 

在上面的示例代码中，我们使用了scanf()函数从标准输入中读取数据，用printf()函数将数据格式化输出到标准输出流中，用fprintf()函数将数据格式化输出到文件中，用fscanf()函数从文件中读取数据。

数据块读写函数

数据块读写函数指的是一次性读写多个字节或数据块的函数，常见的数据块读写函数有fread()和fwrite()函数。

1. fread()函数

fread()函数的一般形式为：

size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);

其中，ptr为指向要读入数据的指针，size为每个数据块的大小（以字节为单位），count为要读入的数据块个数，stream为指向文件的指针，返回值为实际读入的数据块个数。

下面是一个简单的例子，使用fread()函数从文件中读取一个数据块：

#include 
 
int main() {
  FILE *fp;
  fp = fopen("test.txt", "rb");
  if (fp == NULL) {
    printf("Error opening file.\n");
    return 1;
  }
  
  char buffer[100];
  int n = fread(buffer, sizeof(char), 50, fp);  // 从文件中读取50个字符
  printf("Read %d bytes from file.\n", n);
  fclose(fp);
  return 0;
}

在上面的例子中，我们打开了一个文件"test.txt"，然后使用fread()函数从文件中读取50个字符，最后输出实际读入的字节数。需要注意的是，在使用fread()函数读取二进制文件时，需要使用"rb"模式打开文件。

1. fwrite()函数

fwrite()函数的一般形式为：

size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);

其中，ptr为指向要写出数据的指针，size为每个数据块的大小（以字节为单位），count为要写出的数据块个数，stream为指向文件的指针，返回值为实际写出的数据块个数。

下面是一个简单的例子，使用fwrite()函数将一个数据块写入文件：

#include 
 
int main() {
  FILE *fp;
  fp = fopen("test.txt", "wb");
  if (fp == NULL) {
    printf("Error opening file.\n");
    return 1;
  }
 
  char buffer[] = "hello world";
  int n = fwrite(buffer, sizeof(char), 11, fp);  // 将11个字符写入文件
  printf("Write %d bytes to file.\n", n);
  fclose(fp);
  return 0;
}

在上面的例子中，我们打开了一个文件"test.txt"，然后使用fwrite()函数将一个数据块（"hello world"）写入文件，最后输出实际写出的字节数。需要注意的是，在使用fwrite()函数写入二进制文件时，需要使用"wb"模式打开文件。

文件的基本定位

概述

文件的基本定位指的是通过文件指针对文件进行读写时，如何定位到指定的位置进行读写。

常见的文件定位函数有fseek()和ftell()函数。

改变位置指针当前位置的函数fseek()

int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);

其中，stream为文件指针，offset为偏移量，whence表示起始位置。

偏移量offset表示相对于whence起始位置的偏移量，其数值和符号取决于whence的值。whence的值有三个，分别为SEEK_SET、SEEK_CUR和SEEK_END，表示从文件开头、当前位置和文件末尾开始偏移。

示例代码：

#include 
 
int main() {
    FILE *fp;
    char str[] = "Hello, world!";
    int len = sizeof(str);
 
    fp = fopen("test.txt", "w");
    fwrite(str, sizeof(char), len, fp);
    fclose(fp);
 
    fp = fopen("test.txt", "r");
    fseek(fp, 7, SEEK_SET); // 将文件指针移动到字符串"world!"的起始位置
    while (fgetc(fp) != EOF) { // 逐个字符读取到文件末尾
        putchar(fgetc(fp)); // 输出"world!"
    }
    fclose(fp);
 
    return 0;
}

取得位置指针当前位置的函数ftell()

long ftell(FILE *stream);

其中，stream为文件指针。函数返回值为文件指针当前的位置，以字节为单位。如果发生错误，返回值为-1。

示例代码：

#include 
 
int main() {
    FILE *fp;
    char str[] = "Hello, world!";
    int len = sizeof(str);
 
    fp = fopen("test.txt", "w");
    fwrite(str, sizeof(char), len, fp);
    fclose(fp);
 
    fp = fopen("test.txt", "r");
    fseek(fp, 7, SEEK_SET); // 将文件指针移动到字符串"world!"的起始位置
    long pos = ftell(fp); // 获取当前位置，并输出到控制台
    printf("Current position: %ld\n", pos); // 输出"Current position: 7"
    fclose(fp);
 
    return 0;
}

使位置指针返回到文件头的函数rewind()

void rewind(FILE *stream)

其中，stream为文件指针。函数无返回值。

项目

简单的C语言项目，用于将输入的字符串写入到文件中，并识别错误代码。

#include 
#include 
#include 
 
#define MAX_LEN 1000
 
int main() {
    char str[MAX_LEN];
    FILE *fp;
 
    // 打开文件
    fp = fopen("output.txt", "w");
    if (fp == NULL) {
        printf("Error: failed to open file.\n");
        exit(1);
    }
 
    // 获取输入字符串
    printf("Enter a string: ");
    fgets(str, MAX_LEN, stdin);
    str[strcspn(str, "\n")] = 0; // 去掉末尾的换行符
 
    // 写入字符串到文件中
    if (fwrite(str, sizeof(char), strlen(str), fp) != strlen(str)) {
        printf("Error: failed to write to file.\n");
        exit(1);
    }
 
    // 关闭文件
    fclose(fp);
 
    printf("String written to file successfully.\n");
    return 0;
}

在这个项目中，我们使用了C语言中的文件操作函数。我们首先定义了一个字符串数组 str 和一个文件指针 fp，然后通过 fopen 函数打开一个名为 output.txt 的文件，打开方式为写入模式。如果打开文件失败，则会输出错误信息并退出程序。

接着，我们使用 fgets 函数从标准输入中获取用户输入的字符串，并使用 strcspn 函数去掉末尾的换行符。然后，我们使用 fwrite 函数将字符串写入到文件中，如果写入失败则会输出错误信息并退出程序。最后，我们使用 fclose 函数关闭文件，并输出写入成功的提示信息。