第九讲 结构体与文件 陆　铭 richard.du@163.com 66134922.

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1 第九讲 结构体与文件 陆　铭

2 本讲要点 什么是结构？结构与数组有什么差别？ 有几种结构的定义形式，它们之间有什么不同？
什么是结构变量和结构成员变量，如何引用结构成员变量？ 结构变量如何作为函数参数使用？ 什么是结构数组，如何定义和使用结构数组？ 什么是结构指针，它如何实现对结构分量的操作？ 结构指针是如何作为函数的参数的？ 什么是文件？ 怎样打开、关闭文件？ 怎样编写文件读写程序？

3 9.1 结构体程序 9.1.1 程序解析 结构的概念与定义 结构的嵌套定义

4 程序解析 例9-1 构建简单的手机通讯录 联系人的基本信息：姓名、年龄和联系电话 最多容纳50名联系人的信息 具有新建和查询功能

5 9.1.1 程序解析－程序结构 程序结构 主函数main：程序的总体控制 函数new_friend：新建联系人功能
程序解析－程序结构 main() new_friend() search_friend() 程序结构 主函数main：程序的总体控制 函数new_friend：新建联系人功能 函数search_friend：查询联系人功能

6 程序解析－数据类型/变量 数据类型/变量 结构类型struct friends_list：在程序首部定义，其中的成员分别代表联系人的基本信息
char name[10]; /* 姓名 */ int age; /* 年龄 */ char telephone[13]; /* 联系电话 */ }; 结构数组friends：每个元素就是一个结构变量，对应一个联系人 struct friends_list friends[50];

7 程序解析－全局变量/函数参数 全局变量Count：记录当前的联系人总数
函数new_friend和search_friend的参数之一是结构数组： void new_friend(struct friends_list friends[ ] ); void search_friend(struct friends_list friends[ ], char *name); 结构数组名作为函数实参与普通数组名作函数参数一样，将数组首地址传递给函数形参

8 程序解析－源程序 #include<stdio.h> #include<string.h>
/*手机通讯录结构定义*/ struct friends_list{ char name[10]; /* 姓名 */ int age; /* 年龄 */ char telephone[13]; /* 联系电话 */ }; int Count = 0; /* 全局变量记录当前联系人总数 */ void new_friend(struct friends_list friends[ ] ); void search_friend(struct friends_list friends[ ], char *name);

9 源程序 int main(void) { int choice; char name[10];
struct friends_list friends[50]; /* 包含50个人的通讯录 */ do{ printf("手机通讯录功能选项：1:新建 2:查询 0:退出\n"); printf("请选择功能："); scanf("%d", &choice); switch(choice){ case 1: new_friend(friends); break; case 2: printf("请输入要查找的联系人名:"); scanf("%s", name); search_friend(friends, name); break; case 0: break; } }while(choice != 0); printf("谢谢使用通讯录功能!\n"); return 0;

10 源程序 /*新建联系人*/ void new_friend(struct friends_list friends[ ]) {
if(Count == 50){ printf("通讯录已满!\n"); return; } printf("请输入新联系人的姓名:"); scanf("%s", f.name); printf("请输入新联系人的年龄:"); scanf("%d", &f.age); printf("请输入新联系人的联系电话:"); scanf("%s", f.telephone); friends[Count] = f; Count++;

11 /*查询联系人*/ void search_friend(struct friends_list friends[ ], char *name) { int i, flag = 0; if(Count == 0){ printf("通讯录是空的!\n"); return; } for(i=0; i < Count; i++) if(strcmp(name, friends[i].name) == 0){ /* 找到联系人*/ flag=1; break; if(flag){ printf("姓名: %s\t", friends[i].name); printf("年龄: %d\t", friends[i].age); printf("电话: %s\n", friends[i].telephone); } else printf("无此联系人!"); 源程序

12 9.1.2 结构的概念与定义 使用结构来表示通讯录信息： 结构：构造数据类型，把有内在联系的不同类型的数据统一成一个整体，使它们相互关联
结构的概念与定义 使用结构来表示通讯录信息： struct friends_list{ char name[10]; /*姓名*/ int age; /*年龄*/ char telephone[13]; /*联系电话*/ }; 结构：构造数据类型，把有内在联系的不同类型的数据统一成一个整体，使它们相互关联 结构又是变量的集合，可以单独使用其成员

13 关键字struct和它后面的结构名一起组成一个新的数据类型名
结构的定义 关键字struct和它后面的结构名一起组成一个新的数据类型名 结构类型定义的一般形式为： struct 结构名 { 类型名 结构成员名1； 类型名 结构成员名2；    类型名 结构成员名n； }; 结构的定义以分号结束，被看作一条语句

14 结构定义示例 定义平面坐标结构： struct point { double x; double y; };
虽然x、y的类型相同，也可以用数组的方式表示，但采用结构体描述整体性更强，增加了程序的可读性，使程序更清晰。

15 9.1.3 结构的嵌套定义 在实际生活中，一个较大的实体可能由多个成员构成，而这些成员中有些又有可能是由一些更小的成员构成的实体。
结构的嵌套定义 在实际生活中，一个较大的实体可能由多个成员构成，而这些成员中有些又有可能是由一些更小的成员构成的实体。 在手机通讯录中，增加“通信地址” 姓名 性别 年龄 通信地址 联系电话 电子邮箱 城市 街道 门牌号 邮编

16 结构的嵌套定义 在定义嵌套的结构类型时，必须先定义成员的结构类型，再定义主结构类型。 struct nest_friendslist{
姓名 性别 年龄 通信地址 联系电话 电子邮箱 城市 街道 门牌号 邮编 struct nest_friendslist{ char name[10]; int age; struct address addr; char telephone[13]; } nest_friend; struct address{ char city[10]; char street[20]; int code; int zip; }; 在定义嵌套的结构类型时，必须先定义成员的结构类型，再定义主结构类型。

17 9.2 结构变量 结构变量的定义和初始化 结构变量的使用

18 9.2.1结构变量的定义和初始化 三种定义结构变量的方式： 1.单独定义 先定义结构类型，再定义具有这种结构类型的变量
struct friends_list{ char name[10]; /* 姓名 */ int age; /* 年龄 */ char telephone[13]; /* 联系电话 */ }; struct friends_list friend1, friend2;

19 结构变量的定义 2. 混合定义 3. 无类型名定义 在定义结构体类型的同时定义结构体变量 struct friends_list{
char name[10]; int age; char telephone[13]; } friend1, friend2; 3. 无类型名定义 在定义结构体变量时省略结构体名 struct {

20 结构变量的初始化 1. 定义时初始化： struct friends_list friend1 = {
"Zhang", 26, " " }; 2. 赋值初始化： frinend1.age = 26; name age telephone ↓　 　 ↓　　 ↓　 Zhang 26

21 9.2.2 结构变量的使用 1. 结构变量成员的引用 结构变量名.结构成员名 friend1.age = 26;
结构变量的使用 1. 结构变量成员的引用 结构变量名.结构成员名 friend1.age = 26; strcpy(friend1.name, "Zhang San"); nest_friend.addr.zip

22 例9-2 计算实发工资 在一个职工工资管理系统中，工资项目包括编号、姓名、基本工资、奖金、保险、实发工资。
例9-2 计算实发工资 在一个职工工资管理系统中，工资项目包括编号、姓名、基本工资、奖金、保险、实发工资。 输入一个正整数n，再输入n个职工的前5项信息，计算并输出每位职工的实发工资。 实发工资 = 基本工资+奖金–保险。

23 例9-2 源程序 #include<stdio.h> struct employee{ int num;
char name[20]; float jbgz, jj, bx, sfgz; }; int main(void) { int i, n; struct employee e; printf("请输入职工人数n: "); scanf("%d", &n); for(i = 1; i <= n; i++){ printf("请输入第%d个职工的信息: ", i); scanf("%d%s", &e.num, e.name); scanf("%f%f%f", &e.jbgz, &e.jj, &e.bx); e.sfgz = e.jbgz + e.jj - e.bx; printf("编号:%d 姓名:%s实发工资:%.2f\n", e.num, e.name, e.sfgz); } return 0; 请输入职工人数n: 1 请输入第1个职工的信息：102 Zhong 编号:102 姓名:Zhong 实发工资:

24 结构变量的使用－整体赋值 2. 结构变量的整体赋值 具有相同类型的结构变量可以直接赋值。
将赋值符号右边结构变量的每一个成员的值都赋给了左边结构变量中相应的成员。 struct friends_list { char name[10]; int age; char telephone[13]; } friend1 = {Zhang",26, “ ”}, friend2; friend2 = friend1;

25 结构变量的使用－函数参数 3. 结构变量作为函数参数 当程序的规模较大，功能较多时，需要以函数的形式进行功能模块的划分和实现；
如果在函数间传递结构数据，则需用结构变量作为函数的参数或返回值。

26 例9-3 结构变量做为函数参数 改写例9-2，要求使用结构变量作为函数参数。 定义一个用于计算实发工资的函数：
float count_sfgz(struct employee m) { return m.jbgz + m.jj - m.bx; } 再将主函数main中的语句： e.sfgz = e.jbgz + e.jj - e.bx; 改为： e.sfgz = count_sfgz(e);

27 9.3 结构数组 一个结构变量只能表示一个实体的信息，如果有许多相同类型的实体，就需要使用结构数组。
9.3 结构数组 一个结构变量只能表示一个实体的信息，如果有许多相同类型的实体，就需要使用结构数组。 结构数组是结构与数组的结合，与普通数组的不同之处在于每个数组元素都是一个结构类型的数据，包括各个成员项。

28 9.3 结构数组 结构数组的定义方法与结构变量相同 struct friends_list{ char name[10]; int age;
9.3 结构数组 结构数组的定义方法与结构变量相同 struct friends_list{ char name[10]; int age; char telephone[13]; } friends[10]; 结构数组friends，它有10个数组元素，从friends[0]到friends[9]，每个数组元素都是结构类型struct friends_list

29 结构数组的初始化 struct friends_list friends[10] = {
{ "zhang san", 26, " "}, { "Li Si", 30, " "} }; friends[9] … 30 Li Si friends[1] 26 Zhang San friends[0]

30 结构数组元素 结构数组元素的成员引用 使用方法与同类型的变量完全相同 结构体数组名[下标] . 结构体成员名
friends[5].age = 26; strcpy(friends[5].name,"Zhang San"); friends[4] = friends[1]; friends[9] … 30 Li Si friends[1] 26 Zhang San friends[0]

31 例9-4 结构数组排序 输入并保存10个学生的信息，计算并输出平均分，再按照从高分到低分的顺序输出他们的信息。
#include <stdio.h> struct student{ int num; char name[20]; int score; }; struct student stud[10]; /* 定义结构数组 */

32 例9-4 源程序 int main(void) { int i, j, index, sum = 0; struct student temp; /* 输入10个学生的记录，并累加成绩 */ for(i = 0; i < 10; i++){ printf("No %d: ", i+1); scanf("%d%s%d", &stud[i].num, stud[i].name, &stud[i].score); sum = sum + stud[i].score; } /* 按照分数从低到高排序，使用选择排序法 */ for( i = 0; i < 9; ++i ){ index =i; for (j = i+1; j <10; j++ ) if (stud[j].score < stud[index].score) /*比较成绩的大小*/ index = j; temp=stud[index];stud[index]=stud[i];stud[i]=temp; /*交换数组元素*/ /* 输出成绩 略*/ return 0;

33 9.4 结构指针 结构指针的概念 结构指针作为函数参数

34 9.4.1结构指针的概念 结构指针：指向结构类型变量的指针 例9-1定义的结构类型 struct friends_list
struct friends_list friend1 = {"zhang", 26, " "}; struct friends_list *p; p = &friend1; 26 zhang p

35 结构指针的使用 (1) 用*p访问结构成员 (2) 用指向运算符“->”访问指针指向的结构成员。
(*p).age = 36; (2) 用指向运算符“->”访问指针指向的结构成员。 p->age = 36; 当p = &friend1时，以下三条语句相同： friend1.age = 36;

36 9.4.2 结构指针作为函数参数 当结构指针作为函数的参数时，执行效率高，可以完成比基本类型指针更为复杂的操作。
例9-5 输入10个学生的学号、姓名和成绩，输出学生的成绩等级和不及格人数。 每个学生的记录包括学号、姓名、成绩和等级 要求定义和调用函数set_grade根据学生成绩设置等级，并统计不及格人数 等级设置： A ：85－100；B：70－84；C：60－69；D：0－59

37 调用set_grade返回主函数后，主函数中结构数组stu的元素的grade成员已经被赋值
例9-5 源程序 int set_grade(struct student * p) { int i, n = 0; for(i = 0; i < N; i++, p++){ if(p->score >= 85) p->grade = 'A'; else if(p->score >= 70) p->grade = 'B'; else if(p->score >= 60) p->grade = 'C'; else{ p->grade = 'D'; n++; } return n; #define N 10 struct student{ int num; char name[20]; int score; char grade; }; int main(void) { struct student stu[N], *ptr; ptr = stu; /* 输入 略 */ count = set_grade( ptr ); … } 调用set_grade返回主函数后，主函数中结构数组stu的元素的grade成员已经被赋值

38 例9-1 说明 例9-1中，结构数组名friends作为函数参数时，其实质就是结构指针作为函数参数，因为数组名代表数组的首地址。因此，结构数组名与结构指针变量都可以做为函数的参数。 与结构变量作为函数参数相比，用结构指针作为函数参数的效率更高，因而是更佳的选择。

39 9.4 文件 9.4.1 将短句“Hello World”写入到文件 9.4.2 读取学生成绩文件 9.4.3 文件复制
9.4 文件 将短句“Hello World”写入到文件 读取学生成绩文件 文件复制 文件综合应用：个人小金库的管理

40 9.4.1 将短句“Hello World”写入到文件
例12-1 把短句 “Hello World!” 保存到磁盘文件f1.txt中。

41 例12-1 源程序 #include <stdio.h> #include <stdlib.h>
int main(void) { FILE *fp; /* 定义文件指针*/ if( ( fp = fopen("f1.txt", "w") ) == NULL){ /* 打开文件 */ printf("File open error!\n"); exit(0); } fprintf( fp, "%s", "Hello World! " ); /* 写文件 */ if( fclose( fp ) ){ /* 关闭文件 */ printf( "Can not close the file!\n" ); return 0;

42 文件的概念 文件： 保存在外存储器上的一组数据的有序集合 特点: 数据长久保存 数据长度不定 数据按顺序存取

43 文本文件和二进制文件 Ｃ语言中的文件是数据流 文件的两种数据形式： 例如，整数1234 字节 . . . . . . . .
ASCII码 （文本文件 text stream）字符流 二进制码（二进制文件 binary stream） 二进制文件是直接把内存数据以二进制形式保存。 例如，整数1234 文本文件保存： （4个字符） 二进制文件保存： 04D2 （1234的二进制数）

44 缓冲文件系统 内存单元 内存单元 由于磁盘速度慢 直接把数据写到磁盘效率很低 由操作系统自动完成 数据 缓冲器 程序控制 …… …… 文件
512字节 内存单元 内存单元

45 缓冲文件系统 向磁盘输出数据：数据 缓冲区，装满缓冲区后 磁盘文件。
向磁盘输出数据：数据 缓冲区，装满缓冲区后 磁盘文件。 从磁盘读入数据：先一次性从磁盘文件将一批数据输入到缓冲区，然后再从缓冲区逐个读入数据到变量。 由操作系统自动完成 数据 缓冲器 程序控制 …… …… 文件 512字节 文件名 内存单元 内存单元 用什么标识

46 缓冲文件与文件类型指针 用文件指针指示文件缓冲区中具体读写的位置 FILE *fp;
数据 …… 缓冲器 512字节 文件 由操作系统自动完成 程序控制 fp 同时使用多个文件时，每个文件都有缓冲区，用不同的文件指针分别指示。

47 文件结构与文件类型指针 1. 自定义类型（typedef）： typedef <已有类型名> <新类型名>;
将C语言中的已有类型（包括已定义过的自定义类型）重新命名 新的名称可以代替已有数据类型 常用于简化对复杂数据类型定义的描述 typedef <已有类型名> <新类型名>;

48 文件结构－FILE FILE：结构类型 用 typedef 定义，stdio.h typedef struct{
short evel; /* 缓冲区使用量 */ unsigned flags; /* 文件状态标志 */ char fd; /* 文件描述符 */ short bsize; /* 缓冲区大小 */ unsigned char *buffer; /* 文件缓冲区的首地址 */ unsigned char *curp; /* 指向文件缓冲区的工作指针 */ unsigned char hold; /* 其他信息 */ unsigned istemp; short token; } FILE;

49 3. 文件类型指针 FILE * fp 如何使fp与具体文件挂钩? 指向文件缓冲区，通过移动指针实现对文件的操作
数据 …… 缓冲器 512字节 文件 由操作系统自动完成 程序控制 fp 同时使用多个文件时，每个文件都有缓冲区，用不同的文件指针分别指示。

50 读取学生成绩文件 例12-2 已知一个数据文件f.txt中保存了5个学生的计算机等级考试成绩，包括学号、姓名和分数，文件内容如下,请将文件的内容读出并显示到屏幕中。 张文 91 陈慧 85 王卫东 76 郑伟 69 郭温涛 55

51 12.2.1 程序解析 #include "stdio.h" int main(void) { FILE * fp; /* 定义文件指针*/
long num; char stname[20]; int score; if((fp = fopen("f.txt", "r")) == NULL){ /* 打开文件 */ printf("File open error!\n"); exit(0); } while( !feof(fp) ){ fscanf(fp, "%ld%s%d", &num, stname, &score); printf("%ld %s %d\n", num, stname, score); }; if( fclose(fp) ){ /* 关闭文件 */ printf( "Can not close the file!\n" );

52 打开文件操作 fopen("文件名"，"文件打开方式") 函数fopen() 的返回值
if((fp = fopen("f.txt", "r")) == NULL){ printf("File open error!\n"); exit(0); } fopen("文件名"，"文件打开方式") 使文件指针与相应文件实体对应起来 程序对文件指针进行操作，即fp代表磁盘文件 函数fopen() 的返回值 执行成功，则返回包含文件缓冲区等信息的FILE型地址，赋给文件指针fp 不成功，则返回一个NULL（空值） exit(0)：关闭所有打开的文件，并终止程序的执行 参数0表示程序正常结束；非0参数通常表示不正常的程序结束

53 文件打开方式 fp = fopen("f.txt", "r") 文件打开方式参数表

54 文件读写与打开方式 if 读文件 指定的文件必须存在，否则出错； if 写文件(指定的文件可以存在，也可以不存在) if 以 "w" 方式写
原文件将被删去重新建立； else 按指定的名字新建一个文件； else if 以 "a" 方式写 写入的数据将被添加到指定文件原有数据的后面，不会删去原来的内容； 按指定的名字新建一个文件（与“w”相同）； if 文件同时读和写 使用 "r+"、"w+" 或 "a+" 打开文件

55 关闭文件 fclose(文件指针) 函数fclose() 的返回值 if( fclose(fp) ){
printf( "Can not close the file!\n" ); exit(0); } fclose(文件指针) 把缓冲区中的数据写入磁盘扇区，确保写文件的正常完成 释放文件缓冲区单元和FILE结构体，使文件指针与具体文件脱钩。 函数fclose() 的返回值 返回0：正常关闭文件 返回非0：无法正常关闭文件

56 9.4.3 文件复制 例12-3 已知一个文本数据文件f1.txt，请将该文件复制一份，保存为f2.txt。
文件复制 例12-3 已知一个文本数据文件f1.txt，请将该文件复制一份，保存为f2.txt。 新建一个文本文件f1.txt，将该文件与源程序放在同一目录下，执行程序，观察结果。

57 例12-3 源程序 #include <stdio.h> int main(void) { FILE *fp1,*fp2;
char c; if(( fp1 = fopen( "f1.txt", "r" )) == NULL){ printf(" File open error!\n" ); exit(0); } if(( fp2 = fopen( "f2.txt", "w" )) == NULL){ while( !feof( fp1 ) ){ c = fgetc( fp1 ); fputc(c, fp2); fclose( fp1 ); fclose( fp2 ); return 0;

58 打开多个文件 if((fp1 = fopen(f1.txt, "r")) == NULL){
printf("File open error!\n"); exit(0); } if((fp2=fopen("f2.txt", "w")) == NULL){ C语言允许同时打开多个文件 不同的文件对应不同的文件指针 不允许同一个文件在关闭前再次打开

59 文件读写函数 字符读写函数: fgetc / fputc 字符串读写函数：fputs / fgets
格式化读写函数：fscanf / fprintf 二进制读写函数：fread / fwrite 其他相关函数： 检测文件结尾函数feof 检测文件读写出错函数ferror 清除末尾标志和出错标志函数clearerr 文件定位的函数fseek

60 字符读写函数fgetc和fputc while( !feof( fp1 ) ){ c = fgetc( fp1 );
fputc(c, fp2); } 函数fputc( ) fputc(ch, fp); 把一个字符 ch 写到 fp 所指示的磁盘文件上 返回值 -1 (EOF)：写文件失败 ch：写文件成功

61 字符读写函数fgetc和fputc 函数fgetc( ) ch = fgetc( fp ) ; 区分键盘字符输入函数getchar( )
从fp所指示的磁盘文件上读入一个字符到ch 区分键盘字符输入函数getchar( )

62 例12-4 从键盘输入10个字符，写到文件 f2.txt 中，再重新读出，并在屏幕上显示验证。

63 源程序 int main(void) { int i; char ch; FILE *fp;
if((fp=fopen(“f2.txt”,“w”)) == NULL){ /* 打开文件f2.txt */ printf("File open error!\n"); exit(0); } for(i = 0; i < 10; i++){ /* 写文件10次 */ ch = getchar(); fputc(ch, fp) ; if(fclose(fp)){ /* 关闭文件 */ printf("Can not close the file!\n" ); exit(0); if((fp=fopen("f2.txt","r")) == NULL){ /* 打开文件f2.txt */ printf("File open error!\n"); exit(0); for(i = 0; i < 10; i++){ /* 读文件10次 */ ch = fgetc(fp); putchar(ch); if(fclose(fp)){ /* 再次关闭文件 */ printf("Can not close the file!\n"); exit(0); return 0;

64 字符串方式读写函数fgets和fputs
fputs(s, fp); 用来向指定的文本文件写入一个字符串 s：要写入的字符串，结束符’\0’不写入文件。 函数返回值 执行成功，函数返回所写的最后一个字符 否则，函数返回EOF

65 字符串方式读写函数fgets和fputs
fgets(s, n, fp); 从文本文件中读取字符串 s：可以是字符数组名或字符指针；n：指定读入的字符个数；fp：文件指针 函数被调用时，最多读取n-1个字符，并将读入的字符串存入s所指向内存地址开始的n-1个连续的内存单元中。 当函数读取的字符达到指定的个数，或接收到换行符，或接收到文件结束标志EOF时，将在读取的字符后面自动添加一个’\0’字符；若有换行符，则将换行符保留（换行符在’\0’字符之前）；若有EOF，则不保留 函数返回值 执行成功，返回读取的字符串； 如果失败，则返回空指针，这时，s的内容不确定

66 例12-5 将字符串"apple", "grape", "pear" 写入到磁盘文件f12-5.txt中，然后再从该文件中读出，显示到屏幕。
int main(void) { FILE *fp; char a[ ][80] = {"apple", "grape", "pear"}, strout[80]=""; int i; if((fp = fopen("f12-5.txt","w")) == NULL){ printf("File open error!\n"); exit(0); } for(i = 0;i < 3;i++) fputs(a[i], fp); fclose(fp); if((fp = fopen("f12-5.txt","r")) == NULL){ printf("File open error!\n"); exit(0); i = 0; while( !feof(fp) ){ if( fgets(strout, strlen(a[i++])+1, fp) != NULL) puts(strout); return 0; 例12-5

67 格式化文件读写fscanf和fprintf
指定格式的输入输出函数 FILE *fp; int n; float x; fp = fopen("a.txt", "r")； fscanf(fp，"%d%f"，&n，&x); 表示从文件a.txt分别读入整型数到变量n、浮点数到变量x fp = fopen("b.txt", "w"); fprintf(fp, "%d%f", n, x); 表示把变量n和x的数值写入文件b.txt

68 其他相关函数 函数feof feof(fp) ; 判断fp指针是否已经到文件末尾， 函数返回值 1：到文件结束位置 0：文件未结束

69 其他相关函数 函数clearerr( ) clearerr(文件指针)； 用来清除出错标志和文件结束标志，使它们为0