软件技术基础

文件基本概念

• 变量 / 数组中的数据随程序结束而消失
• 文件 用于永久保存大量数据
• 文件位于外存（如硬盘）
• 本章：如何用 C 程序建立、更新、处理数据文件

场景问题

从键盘输入若干行字符，保存到 d:\a.txt 中，该如何做？

方案：savefile.exe 运行示意

%% 键盘输入 → 程序 → 文件
flowchart LR
    A([键盘]) -->|stdin| B([savefile.exe])
    B -->|fputc| C[(d:\a.txt)]

示例代码 1：使用 getchar

#include <stdio.h>

int main(void) {
    FILE *fp;
    char ch;

    if ((fp = fopen("d:\\a.txt", "w")) == NULL) {
        printf("can't open the file!");
        return -1;
    }

    while ((ch = getchar()) != EOF)
        fputc(ch, fp);

    fclose(fp);
    return 0;
}

示例代码 2：使用 fgetc(stdin)

/* 功能同上，仅把 getchar 换成 fgetc(stdin) */
while ((ch = fgetc(stdin)) != EOF)
    fputc(ch, fp);

字符读写函数

• int fgetc(FILE *stream);
• int fputc(int c, FILE *stream);

读取文件内容并显示

#include <stdio.h>

int main(void) {
    FILE *fp;
    char ch;

    if ((fp = fopen("d:\\a.txt", "r")) == NULL) {
        printf("can't open the file!");
        return -1;
    }

    while ((ch = fgetc(fp)) != EOF)
        putchar(ch);        /* 也可用 fputc(ch, stdout); */

    fclose(fp);
    return 0;
}

字符串读写函数

• char *fgets(char *s, int n, FILE *stream);
• int fputs(const char *s, FILE *stream);

格式读写函数

• int fprintf(FILE *stream, const char *fmt, …);
• int fscanf(FILE *stream, const char *fmt, …);

文本文件分解示例

命令行：

parts abc.txt a.txt b.txt c.txt 10

把 abc.txt 每 10 行切成一个小文件

分解流程图

flowchart TD
    A[命令行参数解析\nlen=10] --> B[打开 abc.txt]
    B --> C{还有目标文件名?}
    C -->|是| D[新建目标文件]
    D --> E[读 len 行写入]
    E --> C
    C -->|否| F[关闭所有文件]

数据采集与处理程序

• 从键盘输入：商品名称、数量、单价
• 计算总金额
• 数据保存到 d:\goods.txt

主函数

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void data_write(char *);
void data_cal(char *, float);

int main(void) {
    char file[20] = "d:\\goods.txt";
    data_write(file);
    data_cal(file);
    return 0;
}

data_write：输入并保存

void data_write(char *filename) {
    FILE *out;
    char name[20];
    int number;
    float price;

    if ((out = fopen(filename, "w")) == NULL)
        exit(-1);

    puts("input name、number and price please!");
    while (scanf("%s%d%f", name, &number, &price) != EOF)
        fprintf(out, "%s %d %f\n", name, number, price);

    fclose(out);
}

data_cal：读取并计算

void data_cal(char *filename) {
    FILE *in;
    char name[5];
    int number;
    float price;

    if ((in = fopen(filename, "r")) == NULL)
        exit(-1);

    while (fscanf(in, "%s%d%f", name, &number, &price) != EOF)
        printf("%s\t%d\t%8.2f\n", name, number, price * number);

    fclose(in);
}

文件类型

存储空间举例

短整数 x = 128 分别占多少字节？

%% 128 的两种存储形式
flowchart LR
    subgraph 文本文件
        A["'1' '2' '8'"] --> B["3 字节"]
    end

    subgraph 二进制文件
        C["0x0080"] --> D["2 字节"]
    end

二进制文件读写

• size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t n, FILE *stream);
• size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t n, FILE *stream);

写示例

int x[] = {12, 8, 34, 421};
FILE *fp = fopen("d:\\a.dat", "wb");

/* 写法 1：一次性写 4 个 int */
fwrite(x, sizeof(int), 4, fp);

/* 写法 2：循环写 */
for (int i = 0; i < 4; i++)
    fwrite(x + i, sizeof(int), 1, fp);

fclose(fp);

读示例

int x[10], i = 0;
FILE *fp = fopen("d:\\a.dat", "rb");

while (fread(x + i, sizeof(int), 1, fp) == 1)
    i++;

fclose(fp);

文本 vs 二进制读取差异

short x;

/* 按二进制读 */
fread(&x, sizeof(short), 1, fp);   // x = 0x3231

/* 按文本读 */
fscanf(fp, "%hd", &x);             // x = 123

商品信息二进制版（结构体）

• 将结构体数组整体写入文件
• 再从文件随机读取

写结构体

struct goods {
    long code;
    char name[20];
    float price;
} g;

/* 把 g 写入文件 */
fwrite(&g, sizeof(struct goods), 1, fp);

读结构体

while (fread(&g, sizeof(struct goods), 1, in) == 1)
    printf("%ld\t%s\t%f\n", g.code, g.name, g.price);

文件尾测试

• int feof(FILE *stream);
  到达文件尾返回非 0，否则返回 0

/* 正确用法 */
while (!feof(in)) {
    if (fread(&g, sizeof(struct goods), 1, in) != 1) break;
    printf("%ld\t%s\t%f\n", g.code, g.name, g.price);
}

顺序 vs 随机读写

顺序读写示意

%% 文本文件数据长度不定，只能顺序读取
sequenceDiagram
    participant P as fp
    participant D as 数据流
    P->>D: 第1次读
    P->>D: 第2次读
    P->>D: ...

随机读写示意

%% 二进制文件长度固定，可随机访问
stateDiagram-v2
    [*] --> Seek
    Seek --> Read: fseek
    Seek --> Write: fseek
    Read --> Seek
    Write --> Seek

文件定位函数

• int fseek(FILE *stream, long offset, int origin);
• long ftell(FILE *stream);
• int fgetpos/fsetpos(FILE *stream, fpos_t *pos);
• void rewind(FILE *stream);

其它文件操作