1.文件引用規(guī)則

　　為使計算機程序能處理大量的數(shù)據(jù)信息，常將數(shù)據(jù)存儲在計算機外部存儲介質(zhì)中，如磁帶、磁盤等。計算機操作系統(tǒng)將存儲在外部存儲介質(zhì)中的數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)流的形式來組織。每個獨立的數(shù)據(jù)流稱作文件，每個文件有一個名字。為便于管理文件，操作系統(tǒng)維持一個呈層次狀的目錄結(jié)構(gòu)，每個文件都被登錄在某一目錄下。習(xí)慣也將從鍵盤輸入的數(shù)據(jù)流和向顯示屏或打印機輸出的數(shù)據(jù)流稱作文件。引用文件可由以下幾部分組成：

　　盤符：路徑\文件名。擴展名

　　其中盤符表示文件所在存儲塊，系統(tǒng)將外部存儲介質(zhì)分成多個存儲塊，并用不同的盤符標(biāo)識這些塊。路徑是文件所在目錄層次，文件名和擴展名通常是由字母開頭、字母和數(shù)字符組成。擴展名可以多至3個字符，通常用來表示文件的屬性。因操作系統(tǒng)保留著當(dāng)前盤和當(dāng)前路徑，若要引用當(dāng)前盤或當(dāng)前路徑下的文件，盤符和路徑可以省略。

　　2.文件的打開和關(guān)閉

　　由于文件存放在磁盤上，程序要處理文件上的數(shù)據(jù)，必須先將文件中的數(shù)據(jù)讀人到內(nèi)存；反之，程序要將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)永久保存，就應(yīng)將數(shù)據(jù)寫到文件中。文件受操作系統(tǒng)管理，程序要使用文件，就要請求操作系統(tǒng)，讓程序與某文件之間建立某種聯(lián)系，習(xí)慣稱程序與文件建立聯(lián)系的過程為文件打開；反之，撤消程序與文件聯(lián)系的過程為文件關(guān)閉。所以，程序要使用文件，先要打開文件；程序使用文件結(jié)束后，應(yīng)及時關(guān)閉文件。

　　3.文件緩沖技術(shù)

　　在現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中，程序讀文件中的數(shù)據(jù)或?qū)憯?shù)據(jù)到文件，都在操作系統(tǒng)控制下完成。若程序要從文件讀人一個數(shù)據(jù)，操作系統(tǒng)會一次性地讀入一大塊數(shù)據(jù)暫存于內(nèi)存中，供程序以后再讀入時使用。程序向文件寫數(shù)據(jù)時，也不是立即將數(shù)據(jù)寫到文件中，而是暫時存于某個內(nèi)存塊中，待內(nèi)存塊寫滿，或程序明確告知寫文件結(jié)束后，再將數(shù)據(jù)寫到文件中。這種文件數(shù)據(jù)讀寫技術(shù)稱為緩沖。文件讀寫采用緩沖技術(shù)的系統(tǒng)稱為緩沖文件系統(tǒng)。在緩沖文件系統(tǒng)中，暫存輸入輸出數(shù)據(jù)的內(nèi)存塊稱為文件緩沖區(qū)。不采用緩沖技術(shù)，操作系統(tǒng)直接按程序要求完成輸入輸出的系統(tǒng)稱為非緩沖系統(tǒng)。

　　操作系統(tǒng)為了控制和完成文件讀寫操作，為每個正與程序相聯(lián)系的文件設(shè)有一個控制塊，在控制塊中記錄文件的名稱、文件的屬性、文件當(dāng)前讀寫位置、文件緩沖區(qū)開始地址、文件當(dāng)前讀寫位置所對應(yīng)緩沖區(qū)的位置等等。文件緩沖區(qū)和文件控制塊都由系統(tǒng)分配和受系統(tǒng)控制。

　　4.二進制文件和文本文件

　　文件按其數(shù)據(jù)信息的存放格式分類，文件可分二進制文件和文本文件兩種。二進制文件中的數(shù)據(jù)是按二進制方式存放，即以數(shù)據(jù)在計算機內(nèi)存的存放格式將數(shù)據(jù)存儲在文件中。將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成字符列，每個字符又以字符的代碼（例如，ASCII代碼）存儲的文件稱為文本文件。一般來說，二進制文件比文本文件更緊湊，并在數(shù)據(jù)傳輸時不必進行格式轉(zhuǎn)換，常用于計算機與計算機之間、計算機與外部設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)用。由于文本文件以字符的代碼存儲，輸出內(nèi)容能讓人直接閱讀，常用于人與計算機之間通信時使用。

　　5.順序文件和隨機文件

　　文件按讀寫方式分，可以把文件分為順序文件和隨機文件。順序文件要求文件讀寫從文件頭開始，讀或?qū)懖僮黜樞蜻M行。若臨時要讀取文件中間的某個數(shù)據(jù)，必須從頭開始讀，直至讀人要讀的數(shù)據(jù)；若在文件某位置要寫入新的數(shù)據(jù)，也必須從文件的第一個數(shù)據(jù)開始順序讀取和復(fù)寫，并在要改寫的數(shù)據(jù)寫入后，還要繼續(xù)讀取和復(fù)寫其后的全部數(shù)據(jù)。隨機文件允許隨機地讀取或改寫文件任一位置上的數(shù)據(jù)。

　　C語言本身未提供有關(guān)文件操作的輸入輸出語句，但對文件的打開、關(guān)閉和讀寫操作都可用系統(tǒng)提供的庫函數(shù)來實現(xiàn)。程序可用它們對文件作各種復(fù)雜的處理。

　　6.設(shè)備文件

　　系統(tǒng)將常規(guī)設(shè)備上的輸入輸出數(shù)據(jù)流稱為標(biāo)準(zhǔn)文件，程序運行前，系統(tǒng)自動打開這些標(biāo)準(zhǔn)文件。它們是標(biāo)準(zhǔn)輸入文件、標(biāo)準(zhǔn)輸出文件、標(biāo)準(zhǔn)出錯輸出文件和標(biāo)準(zhǔn)打印輸出文件。系統(tǒng)自動定義了這些標(biāo)準(zhǔn)文件的文件指針，它們依次是stdin、stdout、stderr和stdprn，供程序直接使用。

　　程序除能直接使用前面各章都使用的不帶文件指針的標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出庫函數(shù)外，也可對它們使用下面介紹的帶文件指針的一般形式的輸入輸出庫函數(shù)。如stdin，就是指從終端輸入數(shù)據(jù)；stdout，就是向終端輸出數(shù)據(jù)。

　　7.文件類型和文件類型指針變量

　　為了正確地完成文件讀寫，操作系統(tǒng)為每個正被程序使用的文件在內(nèi)存中開辟一個存儲區(qū)，用于存放有關(guān)對文件進行操作所需的控制信息（簡稱控制塊）。如文件名、文件讀寫狀態(tài)。文件緩沖區(qū)大小和位置、當(dāng)前讀寫位置等�？刂茐K是一個結(jié)構(gòu)變量，其類型由系統(tǒng)預(yù)定義，取名為FILE，習(xí)慣稱文件類型。程序通過指向該控制塊的指針調(diào)用系統(tǒng)提供的文件處理庫函數(shù)。

　　程序在使用文件前，先調(diào)用文件打開函數(shù)。打開函數(shù)為將要使用的文件指定一個FILE類型的結(jié)構(gòu)變量，并返回該結(jié)構(gòu)的指針。系統(tǒng)通過指向該結(jié)構(gòu)的指針來引用結(jié)構(gòu)中的文件控制信息，實現(xiàn)正確讀寫對應(yīng)的文件。

　　程序要使用文件，就要定義FILE類型的指針變量（稱文件指針變量）。例如，

　　FILE * fp；

　　定義如是一個文件指針變量，它能指向前述類型為FILE的文件控制塊結(jié)構(gòu)變量。

　　8.文件打開庫函數(shù) fopen（）

　　在讀寫文件之前，先得打開文件。打開文件可使用庫函數(shù)fopen（） .調(diào)用函數(shù)fopen（） 的一般形式為

　　fopen（文件名，使用方式）

　　其中文件名（可能還包括盤符和目錄路徑） 為字符串表達式。使用方式也是一個字符串，用來指明文件的讀寫方式。函數(shù)fopen（） 將返回文件控制塊結(jié)構(gòu)變量指針，程序應(yīng)將調(diào)用函數(shù)fopen（）

　　返回的指針值賦給某個文件指針變量來保存。如語句

　　fp = fopen（“\\usr4\\smp.dat”，“r”）；

　　以文件讀方式打開根目錄下的usr4子目錄中的smp.dat文件。

　　調(diào)用函數(shù)fopen（）時，可能會因某種原因不能打開文件。如讀方式下打開一個不存在的文件；在寫方式下，外部存儲介質(zhì)已無剩余的自由空間，或外設(shè)故障，或超過系統(tǒng)能同時打開的文

　　件數(shù)；等等。文件不能打開時，函數(shù)fopen（）將返回一個空指針值NULL.程序應(yīng)考慮到文件不能正常打開的極端情況，所以常用以下形式的C代碼描述打開一個文件的要求：

　　if（（fp =fopen（ filename，“r”））＝＝NULL） {

　　printf（“Can not open %s file.\n”， filename）；

　　exit（0）； /* 結(jié)束程序的執(zhí)行，回到環(huán)境或操作系統(tǒng) */

　　}

　　以上代碼以讀方式打開一個文件，其中filename是某文件名字符串表達式。上述代碼在調(diào)用函數(shù)fopen（）后立即檢查打開是否成功，如果打開不成功，就在終端上輸出該文件不能打開字樣，調(diào)用exit函數(shù)。exit函數(shù)是系統(tǒng)提供的函數(shù)，該函數(shù)的執(zhí)行將釋放程序的全部資源，終止程序的執(zhí)行。調(diào)用該函數(shù)時需指定一個整數(shù)，該整數(shù)將作為程序終止時給系統(tǒng)的一個返回值。若程序使用該函數(shù)，應(yīng)在程序的頭寫上包含stdio.h頭文件的預(yù)處理命令。

　　關(guān)于函數(shù)fopen（）的使用方式參數(shù)，說明以下幾點：

　�。�1）用“r”方式打開的文件只能用于從文件輸入數(shù)據(jù)，不能用于輸出；而且要求該文件已經(jīng)存在，否則函數(shù)fopen（） 返回NULL值。

　�。�2）用“w”方式打開的文件只能用于向文件輸出數(shù)據(jù)，不能用于輸入。如打開時，原文件不存在，則新建立一個以指定名字命名的文件；如原文件已存在，則原文件上的數(shù)據(jù)被全部刪除。

　�。�3）如希望打開文件用于寫，又不要刪除原文件中的數(shù)據(jù)，并從原文件的末尾開始添加新的數(shù)據(jù)，應(yīng)該用“a”方式打開。

　�。�4）用“r＋”、“w＋”、“a＋” 方式打開的文件可以輸入數(shù)據(jù)，也可以輸出數(shù)據(jù)。用“r＋”方式只允許打開已存在的文件，以便程序能輸入數(shù)據(jù)；用“w＋”方式打開，則新建立一個文件，先是

　　向文件輸出數(shù)據(jù)，然后可以從該文件讀人數(shù)據(jù)；用“a＋”方式打開一個已存在的文件，位置指針先移到文件的末尾，準(zhǔn)備添加數(shù)據(jù)，以后也可以輸入數(shù)據(jù)。

　�。� 5）要打開二進制文件，只要在對應(yīng)正文文件打開方式中接上字符b即可，如“rb”表示以輸入方式打開二進制文件。

　　正文文件與二進制文件在使用時，還有一點不同。對于正文文件，輸入時，回車符和換行符合成為一個換行符輸入；輸出時，換行符（'\n'）轉(zhuǎn)換成為回車符和換行符兩個字符一起輸出。對于二進制文件，不進行上述這種轉(zhuǎn)換。

　　9.文件關(guān)閉庫函數(shù)fclose（）

　　在使用完一個文件后，程序應(yīng)該立即關(guān)閉它，以防止后繼執(zhí)行的程序語句錯誤或人為的誤操作破壞正打開著的文件。關(guān)閉文件可調(diào)用庫函數(shù)fclose（）來實現(xiàn)。調(diào)用函數(shù)fclose（）的一般形式為

　　fclose（文件指針）；

　　例如，

　　fclose（fp）；

　　調(diào)用函數(shù)fclose（）的作用是使文件指針變量終止原先調(diào)用函數(shù)fopen（）時所建立的它與文件的聯(lián)系。調(diào)用函數(shù)fclose（）之后，不能再通過該文件指針變量對其原先相連的文件進行讀寫操作，除非被再次打開。文件被關(guān)閉后，原文件指針變量又可用來打開文件，或與別的文件相聯(lián)系，或重新與原先文件建立新的聯(lián)系。

　　8.2  文件處理程序結(jié)構(gòu)和文件輸入輸出常用庫函數(shù)

　　1.正文文件輸入處理

　　從正文文件逐一輸入字符，對輸入的字符作某種處理的程序結(jié)構(gòu)有：

　　int c； /* 不能為char類型 */

　　… /*說明有關(guān)變量和設(shè)置初值等 */

　　fp＝fopen（文件名，“r”）； /* 正文文件以讀方式打開 */

　　while（（ c＝ fgetc（f））�。� EOF） {

　　… /* 這里對剛讀人的存于C中的字符作某種處理 */

　　}

　　fclose（fp）；

　　……/*輸出處理結(jié)果 */

　　其中函數(shù) fgetC（）的說明形式為

　　int fgetc（FILE *fp）

　　該函數(shù)的功能是從與中相聯(lián)系的文件中讀人下一個字符。在文件的控制塊中，有一個當(dāng)前讀字符的位置信息，每讀入一個字符后，在文件還未結(jié)束情況下，這個當(dāng)前位置信息就移向其后一個字符，從而保證程序反復(fù)調(diào)用函數(shù)fgetc（） 能順序讀人文件中的字符。函數(shù)fgetc（） 的返回值就是讀入字符的ASCII代碼值。讀八字符時，如遇到文件結(jié)束，函數(shù)返回文件結(jié)束標(biāo)記EOF.對于正文文件，由于字符的ASCII代碼不可能是-1，因此可用EOF（定義為-1） 作為文件結(jié)束標(biāo)記。

　　「例8.1」 輸入正文文件，統(tǒng)計文件中英文字母的個數(shù)，并輸出。

　　為使程序更有一般性，設(shè)程序要統(tǒng)計的正文文件名在程序啟動時由輸入指定。

　　# include<stdio.h>

　　FILE *fp；

　　int   main（）

　　{ int   count， ch；

　　char   fname[40]；

　　printf（“輸入文件名！\n”）；

　　scanf（“%s%*c”， fname） ； /* 讀入文件名和名后的回車符 */

　　if（（fp = fopen（fname，“r”））＝＝ NULL） { /* 以讀方式打開正文文件 */

　　printf（“Can not open%s file.\n”， fname）；

　　return 0； /* 程序非正常結(jié)束 */

　　}

　　count＝ 0；

　　while（（ch =fgetc（fp））！ =EOF） {

　　/ * 這里對剛讀人的存于ch中的字符信息作某種處理 */

　　if（ch>＝'a' && ch<＝'z' || ch>＝'A' && ch<＝'Z' ）

　　count＋＋；

　　}

　　fclose（fp）；

　　/*輸出處理結(jié)果 */

　　printf（“文件%s有英文字母%d個。\n”， fname， count）

　　return l； /* 程序執(zhí)行正常結(jié)束 */

　　}

　　2.二進制文件輸入處理

　　從二進制文件逐一輸入字節(jié)，并作某種處理的程序結(jié)構(gòu)有：

　　char c； /* 也可以是 int類型 */

　　… /* 說明有關(guān)變量和設(shè)置初值等 */

　　fp = fopen（文件名，“rb”）；

　　while（！ feof（fp）） {

　　c＝fgetc（fp）；

　　… /* 這里對存于C中的字節(jié)信息作某種處理 */

　　}

　　fclose（fp）；

　　/* 輸出處理結(jié)果 */

　　其中函數(shù)feof（） 用來判斷文件是否結(jié)束。函數(shù)調(diào)用feof（fp） 用來測試與fp相聯(lián)系的文件當(dāng)前狀態(tài)是否為“文件結(jié)束”狀態(tài)。如果是文件結(jié)束狀態(tài)，函數(shù)調(diào)用feof（fp）返回非零值，否則返回零值。函數(shù)feof（）也可用于測試正文文件。

　　對于二進制文件，一般不能以讀人字節(jié)的值是否為-1來判定二進制文件是否結(jié)束，而應(yīng)該用函數(shù)feof（）。

　　3.字符（或字節(jié)）逐一生成形成新文件的程序結(jié)構(gòu)

　　正文文件與二進制文件的生成程序除文件打開方式不同外，它們的程序結(jié)構(gòu)基本相同。字符（或字節(jié)）逐一生成輸出，形成新文件的程序結(jié)構(gòu)有：

　　int c； /* 也可以是char類型 */

　　… /* 說明有關(guān)變量和設(shè)置初值等 */

　　fp = fopen（文件名，“W”）； /* 或fP＝fopen（文件，“wb”） */

　　while（還有字符（或字節(jié)）） {

　　… /* 生成字符（或字節(jié)）存于變量c */

　　fpute（ c，fp）； /* 將生成的字符（或字節(jié)）輸出 */

　　}

　　fclose（fp）；

　　… /* 輸出程序結(jié)束報告 */

　　這里的函數(shù)fputc（）的說明形式為

　　int fputc（ char ch， FILE *fp）

　　該函數(shù)的功能是將ch中的字符輸出到與fp文件指針相聯(lián)系的文件中。函數(shù)fputc（）返回一個整數(shù)值。如果輸出成功，則返回值就是輸出字符的ASCII代碼值；如果輸出失敗，則返回EOF，即-1.

　　曾介紹過的函數(shù)putchar（）是在stdio.h中用函數(shù)fputc（）定義的宏：

　　# define putchar（c） fputc（c， stdout）

　　用宏putchar（c） 比寫fputc（c，stdout） 在概念上更簡單一些。從使用者來說，可以把putchar（c） 看作函數(shù)調(diào)用，不必嚴(yán)格地稱它為宏調(diào)用。

　　4. 數(shù)據(jù)成塊輸入/輸出函數(shù)

　　為加快程序的處理速度，程序可以成批地讀人文件中的數(shù)據(jù)，也可成批地寫數(shù)據(jù)到文件。它們是函數(shù)fread（）和fwrite（）。

　　成批讀函數(shù)fread（）的說明形式為int fread（char *buf，int size， int count， FILE *rfp）；

　　成批寫函數(shù)fwrite（） 的說明形式為

　　int fwrite（ char *buf， int size， int count，F(xiàn)ILE *wfp）；

　　其中，buf是字符數(shù)組首元指針。對fread（）來說，它是讀人數(shù)據(jù)的存放開始地址；對bote（）來說，是要輸出數(shù)據(jù)的開始地址。size是讀寫的數(shù)據(jù)塊的字節(jié)數(shù)。count為要進行讀寫的數(shù)據(jù)塊的個數(shù)。rfp和wfp為文件指針。調(diào)用上述函數(shù)共讀寫size. count個字節(jié)或字符。函數(shù)fread（）和fwrite（）的返回值是實際完成輸入或輸出的數(shù)據(jù)塊的個數(shù)。一般情況下，輸出調(diào)用成功，返回值為count的值。