计算概论 第二十一讲 文件操作 北京大学信息学院.

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1 计算概论 第二十一讲 文件操作 北京大学信息学院

2 计算概论 本讲内容 基础知识：文件系统的相关概念 文件操作 文件类型指针 文件的打开 文件的关闭 文件的读写 文件的定位

3 1、文件系统的相关概念 为什么需要文件? 函数scanf和printf都是面向字符终端的, 只适合程序数据量小的场合, 不适合处理大量数据的场合 通过终端输入输出大量数据枯燥、易错 程序终止时, 所有的数据丢失 需求: 将数据存放于物理磁盘上，需要时读入内存 用文件组织数据

4 1、文件系统的相关概念 使用数据文件的目的： 文件：存储在外部介质上数据的集合，是操作系统进行数据管理的基本单位。
1、数据文件的改动不引起程序的改动——程序与数据分离 2、不同程序可以访问同一数据文件中的数据——数据共享 3、能长期保存程序运行的中间数据或结果数据

5 1、文件系统的相关概念 文件分类 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：由一个个字节数据顺序组成
按数据的组织形式： 文本文件： ASCII文件，每个字节存放一个字符的ASCII码 二进制文件：数据以二进制方式存储，其含义由应用确定

6 1、文件系统的相关概念

7 1、文件系统的相关概念

8 1、文件系统的相关概念

9 1、文件系统的相关概念 文件的标识： 在C程序中操作文件： 文件夹：c:\course\ic\，d:\movie\
文件名：score.txt，resume.ppt 文件标识： c:\course\ic\score.txt 在C程序中操作文件： 通过操作系统（文件系统）的帮助完成

10 2、文件操作：文件类型指针 文件结构体FILE typedef struct { int _fd; //文件号
操作系统为每个将要使用的文件在内存开辟文件信息区 文件信息用操作系统定义的名为FILE的结构体描述 FILE定义在stdio.h中 typedef struct { int _fd; //文件号 int _cleft; //缓冲区中剩下的字符数 int _mode; //文件操作方式 char *_next; //文件当前读写位置 char *_buff; //文件缓冲区位置 }FILE;

11 文件打开时，操作系统自动建立文件结构体，并把指向它的指针返回来，程序通过这个指针获得文件信息，访问文件，这个指针称为文件类型指针
指针变量说明： FILE *fp; 文件关闭后，它的文件结构体被释放 文件名 文件使用 方式 文件类型指针 C程序 操作系统 磁盘

12 2、文件操作 文件开头 文件操作的几个概念 文件存储在磁盘中，每个文件都是一个可变大小的容器，以一个字节（1Byte）为管理单位，顺序地存储各种实际的数据。 文件长度：文件包含的字节数 文件位置 文件开头：文件的第一个字节 文件结束（EOF）：文件内容的最后 文件中间位置 当往文件中添加内容时，文件长度可以增加；反之，文件长度会变小。 文件位置指针：用来指示文件操作时所针对的文件位置 随着文件操作不断变化（存放在FILE结构信息中） 文件中间位置 文件结束

13 文件使用方式：打开文件文件读/写关闭文件
文件打开与关闭 FILE * fopen(const char *filename, const char *mode); //打开文件 int fclose(FILE *fp); //关闭文件 文件读写 int fputc(int c, FILE *fp) int fgetc(FILE *fp) size_t fread(void *buffer,size_t size, size_t count, FILE *fp) size_t fwrite(void *buffer,size_t size, size_t count, FILE *fp) char * fgets(char *s,int n,FILE *fp) int fputs(char *s,FILE *fp) int fprintf(FILE *fp, const char *format, …) int fscanf(FILE *fp, const char *format, …) 文件的定位 void rewind(FILE *fp) int fseek(FILE *fp, long offset, int whence) long ftell(FILE *fp)

14 2、文件操作：文件的打开与关闭 打开文件：fopen()
函数原型：FILE *fopen(char *filename, char *mode) 功能：按指定方式打开文件 参数： filename：要打开的文件名 mode：文件打开方式 返回值： 正常打开，为指向文件结构体的指针； 打开失败，为NULL

15 2、文件操作：文件的打开与关闭 例：打开文件 c:\course\ic\score.txt FILE *fp;
fp= fopen (“c:\\course\\ic\\score.txt”, “r”); FILE *fp; char *filename=“c:\\course\\ic\\tscort.txt” fp= fopen(filename, “r”); FILE *fp; fp = fopen(“c:\\course\\ic\\score.txt”, “w”); if( fp==NULL ) { printf(“File open error!\n”); }

16 特殊字符的常量表示法： 反斜线（Backslash） ‘\\’ 退格（Backspace） ‘\b’
回车（Carriage return） ‘\r’ 进纸符（Form feed） ‘\f’ 制表符（Form feed） ‘\t’ 换行（New line） ‘\n’ 单引号（Single quote） ‘\’’

17 2、文件操作：文件的打开与关闭 “r+”、“rb+” (读写) “a”、“ab” (追加) “w”、“wb” (只写)
为读打开一个文本/二进制文件 为写打开或建立一个文本/二进制文件，如果文件已经存在，则原文件将被覆盖 为读/写打开一个文本/二进制文件 为读/写打开或建立一个文本/二进制文件， 如果文件已经存在，则原文件将被覆盖 为读/写打开或建立一个文本/二进制文件 打开或建立一个文本/二进制文件， 向文件尾追加（写）数据。 文件使用方式 含义

18 2、文件操作：文件位置指针的变化 打开文件后，文件位置指针指向文件的开头位置
对于读/写操作，都是从当前文件位置指针所指位置读取（若干字节）数据，同时，文件位置指针向后移动若干字节。 当前文件指针位置 读/写3个字节后，文件指针位置

19 2、文件操作：文件的打开与关闭 文件关闭：fclose() 作用：使文件指针变量与文件“脱钩”，释放文件结构体和文件指针
函数原型：int fclose(FILE *fp) 功能：关闭fp指向的文件 返回值：正常关闭为0；出错时，非0

20 2、文件操作：文件的读写 字符读写： fputc与fgetc（用于文本文件的读写） fputc fgetc
函数原型：int fputc(int c, FILE *fp) 功能：根据当前文件位置指针的位置，把一字节代码c写入fp指向的文件中 返值：正常，返回c; 出错，为EOF fgetc 函数原型：int fgetc(FILE *fp) 功能：根据当前文件位置指针的位置，从fp指向的文件中读取一字节代码 返回值：正常，返回读到的代码值; 读到文件尾或出错，为EOF

21 从键盘输入字符，逐个存到磁盘文件中，直到输入‘#’为止
#include <stdio.h> int main() { FILE *fp; char ch,*filename=“out.txt”; if( (fp=fopen(filename,"w"))==NULL ) printf("cannot open file\n"); return 0; } printf("Please input string:\n"); ch=getchar(); while( ch!='#' ) fputc(ch, fp); fclose(fp); return 1; 从键盘输入字符，逐个存到磁盘文件中，直到输入‘#’为止

22 读文本文件内容，并显示 #include <stdio.h> int main() { FILE *fp;
char ch,*filename="out.txt"; if( (fp=fopen(filename, "r"))==NULL ) printf("cannot open file\n"); return 0; } while( (ch=fgetc(fp))!=EOF ) putchar(ch); fclose(fp); return 1; 读文本文件内容，并显示

23 文件拷贝 判断文件是否结束 c = fgetc(in); while( !feof(in) ) { fputc(c, out); }
#include <stdio.h> void main() { FILE *in, *out; char c, infile[10], outfile[10]; scanf("%s",infile); scanf("%s",outfile); if ( (in = fopen(infile, "r"))== NULL ) printf("Cannot open infile.\n"); return 0; } if ( (out = fopen(outfile, "w"))== NULL ) printf("Cannot open outfile.\n"); … fclose(in); fclose(out); return 1; 文件拷贝 feof 函数原型： int feof(FILE *fp) 功能：判断文件是否结束 返回值： 文件结束，返回真（非0） 文件未结束，返回假（0） 判断文件是否结束 c = fgetc(in); while( !feof(in) ) { fputc(c, out); }

24 2、文件操作：文件的读写 数据块读写：fread与fwrite(一般用于二进制文件的读写) 函数原型：
size_t fread(void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *fp) size_t fwrite(void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *fp) 功能：根据当前文件位置指针的位置，读/写数据块 返回值：成功，返回实际读/写的数据块个数；出错或文件尾，返回0 说明： typedef unsigned size_t; buffer: 指向要输入/输出数据块的首地址的指针 size: 每个要读/写的数据块的大小（字节数） count: 要读/写的数据块的个数 fp: 要读/写的文件指针

25 例 float f[2]; FILE *fp; fp=fopen(“aa.dat”,“rb”); fread(f, 4, 2, fp); for(i=0;i<2;i++) fread(&f[i], 4, 1, fp); 例 struct student { int num; char name[20]; char sex; int age; float score[3]; }stud[10]; for(i=0;i<10;i++) fread(&stud[i], sizeof(struct student), 1, fp);

26 从键盘输入4个学生数据，把它们转存到磁盘文件中去
#include <stdio.h> #define SIZE 4 struct student { int num; char name[12]; int age; char addr[15]; }stud[SIZE]; int main() int i; for(i=0;i<SIZE;i++) scanf("%s%d%d%s", stud[i].name, &stud[i].num, &stud[i].age, stud[i].addr); save(); display(); return 1; } void save() { FILE *fp; int i; if( (fp=fopen(“c:\\course\\ic\\stu.dat","wb"))==NULL ) printf("cannot open file\n"); return; } for(i=0;i<SIZE;i++) if( fwrite(&stud[i], sizeof(struct student), 1, fp) != 1) printf("file write error\n"); fclose(fp);

27 void display() { FILE *fp; int i; if( (fp=fopen(“c:\\course\\ic\\stu.dat","rb"))==NULL ) printf("cannot open file\n"); return; } for(i=0; i<SIZE; i++) fread(&stud[i], sizeof(struct student), 1, fp); printf("%s %d %d %s\n",stud[i].name, stud[i].num, stud[i].age, stud[i].addr); fclose(fp);

28 2、文件操作：文件的读写 格式化读写：fprintf与fscanf (用于文本文件的读写) 函数原型： 功能：按格式对文件进行I/O操作
int fprintf(FILE *fp, const char *format[, argument,…]) int fscanf(FILE *fp, const char *format[, address,…]) 功能：按格式对文件进行I/O操作 返回值：成功,返回I/O的个数；出错或文件尾，返回EOF 例 fprintf(fp, “%d,%6.2f”, i, t); //将i和t按%d,%6.2f格式输出到fp文件 fscanf(fp, “%d,%f”, &i, &t); //若文件中有“3,4.5”，则将3送入i，4.5送入t

29 从键盘按格式输入数据存到磁盘文件中去 #include <stdio.h> int main() {
char s[80],c[80]; int a, b; FILE *fp; if( (fp=fopen("test.dat", "w"))==NULL ) { printf("can't open file\n"); return 0 ; } scanf("%s%d", s, &a); /*read from keaboard*/ fprintf(fp, "%s %d", s, a); /*write to file*/ fclose(fp); if( (fp=fopen("test.dat", "r"))==NULL) { printf("can't open file\n"); return 0; } fscanf(fp, "%s%d", c, &b); /*read from file*/ printf("%s %d\n", c, b); /*print to screen*/ return 1; } 从键盘按格式输入数据存到磁盘文件中去

30 2、文件操作：文件的读写 字符串读写: fgets与fputs (用于文本文件的读写) 函数原型：
char *fgets(char *s, int n, FILE *fp) int fputs(char *s, FILE *fp) 功能：从fp指向的文件读/写一个字符串 fgets从fp所指文件读n-1个字符送入s指向的内存区，并在最后加一个‘\0’(若读入n-1个字符前遇换行符或文件尾（EOF）即结束) fputs把s指向的字符串写入fp指向的文件 返回值： fgets正常时返回读取字符串的首地址；出错或文件尾，返回NULL fputs正常时返回写入的最后一个字符；出错为EOF

31 从键盘读入字符串存入文件，再从文件读回显示
#include <stdio.h> int main() { FILE *fp; char string[81]; if( (fp=fopen("file.txt","w"))==NULL ) { printf("cann't open file"); return 0; } while( strlen(gets(string))>0 ) fputs(string, fp); fputs("\n", fp); } fclose(fp); if( (fp=fopen("file.txt","r"))==NULL ) { printf("cann't open file"); return 0; } while( fgets(string, 81, fp)!=NULL ) puts(string); return 1;

32 2、文件操作：文件的定位 几个概念 file rewind函数 文件 位置 指针 文件位置指针——指向当前读写位置的指针（以字节为单位）
读写方式 顺序读写：位置指针按字节位置顺序移动 随机读写：位置指针按需要移动到任意位置 rewind函数 函数原型： void rewind(FILE *fp) 功能：重置文件位置指针到文件开头 返值：无 文件 位置 指针 file

33 对一个磁盘文件进行显示和复制两次操作 #include <stdio.h> int main() {
FILE *fp1,*fp2; char c; fp1=fopen(“c:\\course\\ic\\ch161.c", "r"); fp2=fopen(“c:\\course\\ic\\ch162.c", "w"); c = fgetc(fp1); while( !feof(fp1) ) { putchar(c); c = fgetc(fp1); } rewind(fp1); { fputc(c, fp2); c = fgetc(fp1); } fclose(fp1); fclose(fp2); return 1; } 对一个磁盘文件进行显示和复制两次操作

34 2、文件操作：文件的定位 fseek函数 ftell函数
函数原型： int fseek(FILE *fp, long offset, int whence) 功能：从指定的起始点位置开始，按位移量移动文件位置指针 返回值：成功，返回0；失败，返回非0值 文件指针fp 位移量offset：以起始点为基点,移动的字节数, >0向后移动, <0向前移动 起始点whence 例 fseek(fp,100L,0); fseek(fp,50L,1); fseek(fp,-10L,2); 文件开始 SEEK_SET 0 文件当前位置 SEEK_CUR 1 文件末尾 SEEK_END 2 ftell函数 函数原型： long ftell(FILE *fp) 功能：返回位置指针当前位置(用相对文件开头的位移量表示) 返回值：成功，返回当前位置指针位置；失败，返回-1L，

35 磁盘文件上有3个学生数据，要求读入第1，3学生数据并显示
void main() { int i; FILE *fp; if( (fp=fopen("stu.dat", "rb"))==NULL ) { printf("can't open file\n"); return 0; } for(i=0; i<3; i+=2) fseek(fp, i*sizeof(struct student_type), 0); //SEEK_SET fread(&stud[i], sizeof(struct student_type), 1, fp); printf("%s %d %d %s\n", stud[i].name, stud[i].num, stud[i].age, stud[i].addr); } fclose(fp); return 1; #include <stdio.h> struct student { int num; char name[12]; int age; char addr[15]; }stud[3];

36 求文件长度 #include"stdio.h" int main() FILE *fp; char filename[80];
{ FILE *fp; char filename[80]; long length; gets(filename); fp=fopen(filename,"rb"); if( fp==NULL ) printf("file not found!\n"); else fseek(fp,0L,SEEK_END); length = ftell(fp); printf("Length of File is %d bytes\n", length); fclose(fp); } return 1; 求文件长度

37 计算概论 小结 文件系统的相关概念 文件的打开与关闭 文件操作 文件类型指针 文件的打开 文件的关闭 文件的读写 文件的定位