缓冲文件系统（1）

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在前面的程序设计中，我们介绍了输入和输出，即从标准输入设备—键盘输入，由标准
输出设备—显示器或打印机输出。不仅如此，我们也常把磁盘作为信息载体，用于保存中
间结果或最终数据。在使用一些字处理工具时，会利用打开一个文件来将磁盘的信息输入到
内存，通过关闭一个文件来实现将内存数据输出到磁盘。这时的输入和输出是针对文件系统，
故文件系统也是输入和输出的对象，谈到输入和输出，自然也离不开文件系统。
文件可以从不同的角度来分类：
1) 按文件所依附的介质来分：有卡片文件、纸带文件、磁带文件、磁盘文件等。
2) 按文件内容来分：有源文件、目标文件、数据文件等。
3) 按文件中数据组织形式分：有字符文件和二进制文件。
字符文件通常又称为A S C I I码文件或正文文件，按字符存储，具有可读性；而二进制文件
是以二进制存储，不具备可读性，但从存储空间的利用来看，实型数无论位数大小均占4位，
字符确需按位数来存放，这样的话，二进制文件相对就节省了空间。
目前使用的文件系统分为缓冲文件系统（标准I / O）和非缓冲文件系统（系统I / O）。
缓冲文件系统的特点是：在内存开辟一个“缓冲区”，为程序中的每一个文件使用，当执
行读文件的操作时，从磁盘文件将数据先读入内存“缓冲区”，装满后再从内存“缓冲区”依
此读入接收的变量。执行写文件的操作时，先将数据写入内存“缓冲区”，待内存“缓冲区”
装满后再写入文件。由此可以看出，内存“缓冲区”的大小，影响着实际操作外存的次数，
内存“缓冲区”越大，则操作外存的次数就少，执行速度就快、效率高。一般来说，文件
“缓冲区”的大小随机器而定。
8.1.1 文件的打开与关闭
任何关于文件的操作都要先打开文件，再对文件进行读写，操作完毕后，要关闭文件。
1. 文件类型指针
人们在操作文件时，通常都关心文件的属性，如文件的名字、文件的性质、文件的当前
状态等。对缓冲文件系统来说，上述特性都是要仔细考虑的。ANSI C为每个被使用的文件在
内存开辟一块用于存放上述信息的小区，利用一个结构体类型的变量存放。该变量的结构体
类型由系统取名为F I L E，在头文件s t d i o . h中定义如下：
typedef struct{
i n t _ f d ; / *文件号* /
i n t _ c l e f t ; / *缓冲区中的剩余字符* /
i n t _ m o d e ; / *文件的操作模式* /
c h a r * _ n e x t ; / *下一个字符的位置* /
char *_buff; / *文件缓冲区的位置* /
} FILE；
在操作文件以前，应先定义文件变量指针：
FILE *fp1,fp2;
按照上面的定义，f p 1和f p 2均为指向结构体类型的指针变量，分别指向一个可操作的文件，
换句话说，一个文件有一个文件变量指针，今后对文件的访问，会转化为针对文件变量指针
的操作。
2. 文件的打开
ANSI C 提供了打开文件的函数：
FILE *fopen(char *fname,char *mode)
函数原型在s t d i o . h文件中，f o p e n ( )打开一个f n a m e指向的外部文件，返回与它相连接的流。
f n a m e是字符串，应是一个合法的文件名，还可以指明文件路经。对文件的操作模式由m o d e
决定，m o d e也是字符串，由表8 - 1给出m o d e的取值表。

如表8-1所示，文件的操作方式有文本文件和二进制文件两种，打开文件的正确方法如下
例所示：
#include
FILE *fp;
If((fp=fopen("test.txt","w"))==NULL)
{/*创建一个只写的新文本文件*/
printf("cannotopenfile\n");
exit(0);
}
这种方法能发现打开文件时的错误。在开始写文件之前检查诸如文件是否有写保护，磁
盘是否已写满等，因为函数会返回一个空指针NULL，NULL值在stdio.h中定义为0。事实上打
开文件是要向编译系统说明三个信息：①需要访问的外部文件是哪一个。②打开文件后要执
行读或写即选择操作方式。③确定哪一个文件指针指向该文件。对打开文件所选择的操作方
式来说，一经说明不能改变，除非关闭文件后重新打开。是只读就不能对其写操作，对已存文件如以新文件方式打开，则信息必丢失。
3.文件的关闭
ANSIC提供了关闭文件的函数：
intfclose(FILE*stream)
fclose()函数关闭与stream相连接的文件，并把它的缓冲区内容全部写出。在fclose()函数
调用以后，流stream与此文件无关，同时原自动分配的缓冲区也失去定位。
fclose()函数关闭文件操作成功后，函数返回0；失败则返回非零值。
[例8-1]打开和关闭一个可读可写的二进制文件：
#include
main ()
{
FILE *fp;
If((fp=fopen("test.dat","rb"))==NULL)
{
printf("cannotopenfile\n");
exit(0);
}
/*写入对文件执行读写的代码
⋯⋯*/
if(fclose(fp))printf("filecloseerror!\n");
}
8.1.2文件的读写
当文件按指定的工作方式打开以后，就可以执行对文件的读和写。下面按文件的性质分
类进行操作。针对文本文件和二进制文件的不同性质，对文本文件来说，可按字符读写或按
字符串读写；对二进制文件来说，可进行成块的读写或格式化的读写。
1.读写字符
C提供fgetc和fputc函数对文本文件进行字符的读写，其函数的原型存于stdio.h头文件中，
格式为：
intfgetc(FILE*stream)
fgetc()函数从输入流的当前位置返回一个字符，并将文件指针指示器移到下一个字符处，
如果已到文件尾，函数返回EOF，此时表示本次操作结束，若读写文件完成，则应关闭文件。
intfputc(intch,FILE*stream)
fputc（）函数完成将字符ch的值写入所指定的流文件的当前位置处，并将文件指针后移
一位。fputc()函数的返回值是所写入字符的值，出错时返回EOF。
[例8-2]将存放于磁盘的指定文本文件按读写字符方式逐个地从文件读出，然后再将其
显示到屏幕上。采用带参数的main()，指定的磁盘文件名由命令行方式通过键盘给定。
#include
main(argc,argv)
intargc;
char*argv[];
{
char ch;
FILE *fp;
int i;
if((fp=fopen(argv[1],"r"))==NULL)/*打开一个由argv[1]所指的文件*/
{
printf("notopen");
exit(0);
}
while((ch=fgetc(fp))!=EOF)/*从文件读一字符，显示到屏幕*/
put char(ch);
fclose(fp);
}
程序是一带参数的main()函数，要求以命令行方式运行，其参数argc是用于记录输入参数
的个数，argv是指针数组，用于存放输入参数的字符串，串的个数由argc描述。假设我们指定
读取的文件名为L8-2.c，并且列表文件内容就是源程序。经过编译和连接生成可执行的文件
L8-2.exe。运行程序l8-2.exe，输入的命令行方式为：
c:\tc>l8-2L8-2.c
上述程序以命令行方式运行，其输入参数字符串有两个，即argv[0]="c:\tc>l8-2"、
argv[1]="L8-2.c"，argc=2。故打开的文件是L8-2.c。程序中对fgetc()函数的返回值不断进行
测试，若读到文件尾部或读文件出错，都将返回C的整型常量EOF，其值为非零有效整数。程
序的运行输出为源程序本身：
c:\tc>l8-2L8-2.c¿
#include
main(argc,argv)
int argc;
char *argv[];
{
char ch;
FILE *fp;
int i;
if((fp=fopen(argv[1],"r"))==NULL)/*打开一个由argv[1]所指的文件*/
{
printf("not open");
exit(0);
}
while((ch=fgetc(fp))!=EOF)/*从文件读一字符，显示到屏幕*/
put char(ch);
fclose(fp);
}
[例8-3]从键盘输入字符，存到磁盘文件test.txt中：
#include
main()
{
FILE fp;/*定义文件变量指针*/
char ch;
if((fp=fopen("test.txt","w"))==NULL)/*以只写方式打开文件*/
{
printf("cannotopenfile!\n");
exit(0);
}
while((ch=fgetchar())!='\n')/*只要输入字符非回车符*/
fputc(ch,fp)/*写入文件一个字符*/
fclose(fp);
}
程序通过从键盘输入一以回车结束的字符串，写入指定的流文件test.txt，文件以文本只写方式打开，所以流文件具有可读性，能支持各种字符处理工具访问。简单地说，我们可以通过DOS提供的type命令来列表显示文件内容。

2. 读写字符串
C提供读写字符串的函数原型在s t d i o . h头文件中，其函数形式为：
Char *fgets(char *str,int num,FILE *stream)
fgets() 函数从流文件s t r e a m中读取至多n u m - 1个字符，并把它们放入s t r指向的字符数组中。
读取字符直到遇见回车符或E O F（文件结束符）为止，或读入了所限定的字符数。
int fputs(char *str,FILE *stream)
f p u t s ( )函数将s t r指向的字符串写入流文件。操作成功时，函数返回0值，失败返回非零值。
[例8-4] 向磁盘写入字符串，并写入文本文件t e s t . t x t：
#include
#include
m a i n ( )
{
FILE *fp;
char str[128];
if ((fp=fopen("test.txt","w"))==NUL/*L )打开只写的文本文件*/
{
printf("cannot open file!");
e x i t ( 0 ) ;
}
w h i l e ( ( s t r l e n ( g e t s ( s t r ) ) ) ! = 0 )
{ /*若串长度为零，则结束* /
f p u t s ( s t r , f p ) ; / *写入串* /
fputs("\n",fp); /*写入回车符* /
}
fclose(fp); /*关文件* /
}
运行该程序，从键盘输入长度不超过1 2 7个字符的字符串，写入文件。如串长为0，即空串，程序结束。

这里所输入的空串，实际为一单独的回车符，其原因是g e t s函数判断串的结束是以回车作
标志的。
[例8-5] 从一个文本文件t e s t 1 . t x t中读出字符串，再写入令一个文件t e s t 2 . t x t。
#include
#include
m a i n ( )
{
FILE *fp1,*fp2;
char str[128];
if ((fp1=fopen("test1.txt","r"))==NULL)
{ / * 以只读方式打开文件1 * /
printf("cannot open file\n");
e x i t ( 0 ) ;
}
if ((fp2=fopen("test2.txt","w"))==NULL)