2011年軟件水平考試程序員之程序設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)28

　　8.1 C文件概述

　　1.文件引用規(guī)則

　　為使計(jì)算機(jī)程序能處理大量的數(shù)據(jù)信息，常將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)外部存儲(chǔ)介質(zhì)中，如磁帶、磁盤等。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)將存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)介質(zhì)中的數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)流的形式來(lái)組織。每個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)流稱作文件，每個(gè)文件有一個(gè)名字。為便于管理文件，操作系統(tǒng)維持一個(gè)呈層次狀的目錄結(jié)構(gòu)，每個(gè)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(jī)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(kuò)展名

　　其中盤符表示文件所在存儲(chǔ)塊，系統(tǒng)將外部存儲(chǔ)介質(zhì)分成多個(gè)存儲(chǔ)塊，并用不同的盤符標(biāo)識(shí)這些塊。路徑是文件所在目錄層次，文件名和擴(kuò)展名通常是由字母開頭、字母和數(shù)字符組成。擴(kuò)展名可以多至3個(gè)字符，通常用來(lái)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(qǐng)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(guò)程為文件打開;反之，撤消程序與文件聯(lián)系的過(guò)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(shí)關(guān)閉文件。

　　3.文件緩沖技術(shù)

　　在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)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(gè)數(shù)據(jù)，操作系統(tǒng)會(huì)一次性地讀入一大塊數(shù)據(jù)暫存于內(nèi)存中，供程序已后再讀入時(shí)使用。程序向文件寫數(shù)據(jù)時(shí)，也不是立即將數(shù)據(jù)寫到文件中，而是暫時(shí)存于某個(gè)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(gè)正與程序相聯(lián)系的文件設(shè)有一個(gè)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(duì)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(jìn)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(jìn)制文件和文本文件兩種。二進(jìn)制文件中的數(shù)據(jù)是按二進(jìn)制方式存放，即以數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)存的存放格式將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在文件中。將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成字符列，每個(gè)字符又以字符的代碼(例如，ASCII代碼)存儲(chǔ)的文件稱為文本文件。一般來(lái)說(shuō)，二進(jìn)制文件比文本文件更緊湊，并在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)不必進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，常用于計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間、計(jì)算機(jī)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(chǔ)，輸出內(nèi)容能讓人直接閱讀，常用于人與計(jì)算機(jī)之間通信時(shí)使用。

　　5.順序文件和隨機(jī)文件

　　文件按讀寫方式分，可以把文件分為順序文件和隨機(jī)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(jìn)行。若臨時(shí)要讀取文件中間的某個(gè)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(gè)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(jī)文件允許隨機(jī)地讀取或改寫文件任一位置上的數(shù)據(jù)。

　　C語(yǔ)言本身未提供有關(guān)文件操作的輸入輸出語(yǔ)句，但對(duì)文件的打開、關(guān)閉和讀寫操作都可用系統(tǒng)提供的庫(kù)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。程序可用它們對(duì)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(yùn)行前，系統(tǒng)自動(dòng)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(cuò)輸出文件和標(biāo)準(zhǔn)打印輸出文件。系統(tǒng)自動(dòng)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(kù)函數(shù)外，也可對(duì)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(kù)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(gè)正被程序使用的文件在內(nèi)存中開辟一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，用于存放有關(guān)對(duì)文件進(jìn)行操作所需的控制信息(簡(jiǎn)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。控制塊是一個(gè)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(guò)指向該控制塊的指針調(diào)用系統(tǒng)提供的文件處理庫(kù)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(gè)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(guò)指向該結(jié)構(gòu)的指針來(lái)引用結(jié)構(gòu)中的文件控制信息，實(shí)現(xiàn)正確讀寫對(duì)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(gè)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(kù)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(kù)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(dá)式。使用方式也是一個(gè)字符串，用來(lái)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(gè)文件指針變量來(lái)保存。如語(yǔ)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(shí)，可能會(huì)因某種原因不能打開文件。如讀方式下打開一個(gè)不存在的文件;在寫方式下，外部存儲(chǔ)介質(zhì)已無(wú)剩余的自由空間，或外設(shè)故障，或超過(guò)系統(tǒng)能同時(shí)打開的文件數(shù);等等。文件不能打開時(shí)，函數(shù)fopen()將返回一個(gè)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(gè)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(gè)文件，其中filename是某文件名字符串表達(dá)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(shí)需指定一個(gè)整數(shù)，該整數(shù)將作為程序終止時(shí)給系統(tǒng)的一個(gè)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(shuō)明以下幾點(diǎn)：

　　(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(shí)，原文件不存在，則新建立一個(gè)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?jiǎng)h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(gè)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(gè)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(jìn)制文件，只要在對(duì)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(jìn)制文件。

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

　　9.文件關(guān)閉庫(kù)函數(shù)fclose()

　　在使用完一個(gè)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(yǔ)句錯(cuò)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(kù)函數(shù)fclose()來(lái)實(shí)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(shí)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(guò)該文件指針變量對(duì)其原先相連的文件進(jìn)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(lái)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。

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