C语言(含嵌入式)

C语言基础

简介:这篇文章是作者在曾经学过c的基础上,为了快速复习巩固c,并且上手嵌入式开发而写的笔记。如果你也是类似的情况,可以阅读这篇文章,如果您是想扎实学c语言,那我并不建议仅仅看这篇文章。文章中如果有借鉴其他文章的话会在对应位置附上文章链接。

主要参考文章/视频:

C语言入门教程,C语言学习教程(非常详细) (biancheng.net)

4.1-数字电路与C语言基础--电平特性_哔哩哔哩_bilibili

普中51单片机开发攻略(这个资源需要大家自行上网搜索,这里不展示链接)

C文件操作

在操作系统中,为了统一对各种硬件的操作,简化接口,不同的硬件设备也都被看成一个文件。对这些文件的操作,等同于对磁盘上普通文件的操作。例如:

  • 通常把显示器称为标准输出文件,printf 就是向这个文件输出数据;
  • 通常把键盘称为标准输入文件,scanf 就是从这个文件读取数据。

​ 常见硬件设备所对应的文件

文件 硬件设备
stdin 标准输入文件,一般指键盘;scanf()、getchar() 等函数默认从 stdin 获取输入。
stdout 标准输出文件,一般指显示器;printf()、putchar() 等函数默认向 stdout 输出数据。
stderr 标准错误文件,一般指显示器;perror() 等函数默认向 stderr 输出数据(后续会讲到)。
stdprn 标准打印文件,一般指打印机。

我们不去探讨硬件设备是如何被映射成文件的,大家只需要记住,在C语言中硬件设备可以看成文件,有些输入输出函数不需要你指明到底读写哪个文件,系统已经为它们设置了默认的文件,当然你也可以更改,例如让 printf 向磁盘上的文件输出数据。

操作文件的正确流程为:打开文件 --> 读写文件 --> 关闭文件。文件在进行读写操作之前要先打开,使用完毕要关闭。

所谓打开文件,就是获取文件的有关信息,例如文件名、文件状态、当前读写位置等,这些信息会被保存到一个 FILE 类型的结构体变量中。关闭文件就是断开与文件之间的联系,释放结构体变量,同时禁止再对该文件进行操作。

在C语言中,文件有多种读写方式,可以一个字符一个字符地读取,也可以读取一整行,还可以读取若干个字节。文件的读写位置也非常灵活,可以从文件开头读取,也可以从中间位置读取。

文件流

文件是数据源的一种,除了文件,还有数据库、网络、键盘等;数据传递到内存也就是保存到C语言的变量(例如整数、字符串、数组、缓冲区等)。我们把数据在数据源和程序(内存)之间传递的过程叫做数据流(Data Stream)。相应的,数据从数据源到程序(内存)的过程叫做输入流(Input Stream),从程序(内存)到数据源的过程叫做输出流(Output Stream)。

输入输出(Input output,IO)是指程序(内存)与外部设备(键盘、显示器、磁盘、其他计算机等)进行交互的操作。几乎所有的程序都有输入与输出操作,如从键盘上读取数据,从本地或网络上的文件读取数据或写入数据等。通过输入和输出操作可以从外界接收信息,或者是把信息传递给外界。

我们可以说,打开文件就是打开了一个流。

fopen函数 C语言打开文件

在C语言中,操作文件之前必须先打开文件;所谓"打开文件",就是让程序和文件建立连接的过程。

打开文件之后,程序可以得到文件的相关信息,例如大小、类型、权限、创建者、更新时间等。在后续读写文件的过程中,程序还可以记录当前读写到了哪个位置,下次可以在此基础上继续操作。

标准输入文件 stdin(表示键盘)、标准输出文件 stdout(表示显示器)、标准错误文件 stderr(表示显示器)是由系统打开的,可直接使用。

使用 <stdio.h> 头文件中的 fopen() 函数即可打开文件,它的用法为:

FILE *fopen(char *filename, char *mode);

filename为文件名(包括文件路径),mode为打开方式,它们都是字符串。

fopen() 函数的返回值

fopen() 会获取文件信息,包括文件名、文件状态、当前读写位置等,并将这些信息保存到一个 FILE 类型的结构体变量中,然后将该变量的地址返回。

FILE 是 <stdio.h> 头文件中的一个结构体,它专门用来保存文件信息。我们不用关心 FILE 的具体结构,只需要知道它的用法就行。

如果希望接收 fopen() 的返回值,就需要定义一个 FILE 类型的指针。例如:

ini 复制代码
FILE *fp = fopen("demo.txt", "r");

表示以"只读"方式打开当前目录下的 demo.txt 文件,并使 fp 指向该文件,这样就可以通过 fp 来操作 demo.txt 了。fp 通常被称为文件指针。

再来看一个例子:

ini 复制代码
FILE *fp = fopen("D:\\demo.txt","rb+");

表示以二进制方式打开 D 盘下的 demo.txt 文件,允许读和写。

判断文件是否打开成功

打开文件出错时,fopen() 将返回一个空指针,也就是 NULL,我们可以利用这一点来判断文件是否打开成功,请看下面的代码:

c 复制代码
FILE *fp;
if( (fp=fopen("D:\\demo.txt","rb")) == NULL ){
    printf("Fail to open file!\n");
    exit(0);  //退出程序(结束程序)
}

我们通过判断 fopen() 的返回值是否和 NULL 相等来判断是否打开失败:如果 fopen() 的返回值为 NULL,那么 fp 的值也为 NULL,此时 if 的判断条件成立,表示文件打开失败。

以上代码是文件操作的规范写法,读者在打开文件时一定要判断文件是否打开成功,因为一旦打开失败,后续操作就都没法进行了,往往以"结束程序"告终。

fopen() 函数的打开方式

不同的操作需要不同的文件权限。例如,只想读取文件中的数据的话,"只读"权限就够了;既想读取又想写入数据的话,"读写"权限就是必须的了。

另外,文件也有不同的类型,按照数据的存储方式可以分为二进制文件和文本文件,它们的操作细节是不同的。

在调用 fopen() 函数时,这些信息都必须提供,称为"文件打开方式"。最基本的文件打开方式有以下几种:

控制读写权限的字符串(必须指明)
打开方式 说明
"r" 以"只读"方式打开文件。只允许读取,不允许写入。文件必须存在,否则打开失败。
"w" 以"写入"方式打开文件。如果文件不存在,那么创建一个新文件;如果文件存在,那么清空文件内容(相当于删除原文件,再创建一个新文件)。
"a" 以"追加"方式打开文件。如果文件不存在,那么创建一个新文件;如果文件存在,那么将写入的数据追加到文件的末尾(文件原有的内容保留)。
"r+" 以"读写"方式打开文件。既可以读取也可以写入,也就是随意更新文件。文件必须存在,否则打开失败。
"w+" 以"写入/更新"方式打开文件,相当于wr+叠加的效果。既可以读取也可以写入,也就是随意更新文件。如果文件不存在,那么创建一个新文件;如果文件存在,那么清空文件内容(相当于删除原文件,再创建一个新文件)。
"a+" 以"追加/更新"方式打开文件,相当于a和r+叠加的效果。既可以读取也可以写入,也就是随意更新文件。如果文件不存在,那么创建一个新文件;如果文件存在,那么将写入的数据追加到文件的末尾(文件原有的内容保留)。
控制读写方式的字符串(可以不写)
打开方式 说明
"t" 文本文件。如果不写,默认为"t"
"b" 二进制文件。

调用 fopen() 函数时必须指明读写权限,但是可以不指明读写方式(此时默认为"t")。

读写权限和读写方式可以组合使用,但是必须将读写方式放在读写权限的中间或者尾部(换句话说,不能将读写方式放在读写权限的开头)。例如:

  • 将读写方式放在读写权限的末尾:"rb"、"wt"、"ab"、"r+b"、"w+t"、"a+t"
  • 将读写方式放在读写权限的中间:"rb+"、"wt+"、"ab+"

整体来说,文件打开方式由 r、w、a、t、b、+ 六个字符拼成,各字符的含义是:

  • r(read):读
  • w(write):写
  • a(append):追加
  • t(text):文本文件
  • b(binary):二进制文件
  • +:读和写

关闭文件

文件一旦使用完毕,应该用 fclose() 函数把文件关闭,以释放相关资源,避免数据丢失。fclose() 的用法为:

arduino 复制代码
int fclose(FILE *fp);

fp 为文件指针。例如:

scss 复制代码
fclose(fp);

文件正常关闭时,fclose() 的返回值为0,如果返回非零值则表示有错误发生。

实例演示

最后,我们通过一段完整的代码来演示 fopen 函数的用法,这个例子会一行一行地读取文本文件的所有内容:

c 复制代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define N 100
int main() {
    FILE *fp;
    char str[N + 1];
    //判断文件是否打开失败
    if ( (fp = fopen("d:\\demo.txt", "rt")) == NULL ) {
        puts("Fail to open file!");
        exit(0);
    }
    //循环读取文件的每一行数据
    while( fgets(str, N, fp) != NULL ) {
        printf("%s", str);
    }
   
    //操作结束后关闭文件
    fclose(fp);
    return 0;
}

exit()

需要引用C标准库 <stdlib.h>

声明

void exit(int status)

c 复制代码
\#include <stdio.h>
\#include <stdlib.h>

int main ()
{
  printf("程序的开头....**\n**");
  
  printf("退出程序....**\n**");
  exit(0);

  printf("程序的结尾....**\n**");

  return(0);
}

让我们编译并运行上面的程序,这将产生以下结果:

erlang 复制代码
程序的开头....
退出程序....

以字符形式读写文件

以字符形式读写文件时,每次可以从文件中读取一个字符,或者向文件中写入一个字符。主要使用两个函数,分别是 fgetc() 和 fputc()。

字符读取函数 fgetc

fgetc 是 file get char 的缩写,意思是从指定的文件中读取一个字符。fgetc() 的用法为:

arduino 复制代码
int fgetc (FILE *fp);

fp 为文件指针)。fgetc() 读取成功时返回读取到的字符,读取到文件末尾或读取失败时返回EOF

EOF 是 end of file 的缩写,表示文件末尾,是在 stdio.h 中定义的宏,它的值是一个负数,往往是 -1。fgetc() 的返回值类型之所以为 int,就是为了容纳这个负数(char不能是负数)。

EOF 不绝对是 -1,也可以是其他负数,这要看编译器的实现。

fgetc() 的用法举例:

c 复制代码
char ch;
FILE *fp = fopen("D:\\demo.txt", "r+");
ch = fgetc(fp);

表示从D:\\demo.txt文件中读取一个字符,并保存到变量 ch 中。

在文件内部有一个位置指针,用来指向当前读写到的位置,也就是读写到第几个字节。在文件打开时,该指针总是指向文件的第一个字节。使用 fgetc() 函数后,该指针会向后移动一个字节,所以可以连续多次使用 fgetc() 读取多个字符。

注意:这个文件内部的位置指针与C语言中的指针不是一回事。位置指针仅仅是一个标志,表示文件读写到的位置,也就是读写到第几个字节,它不表示地址。文件每读写一次,位置指针就会移动一次,它不需要你在程序中定义和赋值,而是由系统自动设置,对用户是隐藏的。

【示例】在屏幕上显示 D:\demo.txt 文件的内容。

c 复制代码
#include<stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(){
    FILE *fp;
    char ch;
   
    //如果文件不存在,给出提示并退出
    if( (fp=fopen("D:\\demo.txt","rt")) == NULL ){
        puts("Fail to open file!");
        exit(0);
    }
    //每次读取一个字节,直到读取完毕
    while( (ch=fgetc(fp)) != EOF ){
        putchar(ch);
    }
    putchar('\n');  //输出换行符
    fclose(fp);
    return 0;
}

在D盘下创建 demo.txt 文件,输入任意内容并保存,运行程序,就会看到刚才输入的内容全部都显示在屏幕上。

该程序的功能是从文件中逐个读取字符,在屏幕上显示,直到读取完毕。

程序第 13 行是关键,while 循环的条件为(ch=fgetc(fp)) != EOF。fget() 每次从位置指针所在的位置读取一个字符,并保存到变量 ch,位置指针向后移动一个字节。当文件指针移动到文件末尾时,fget() 就无法读取字符了,于是返回 EOF,表示文件读取结束了。

对 EOF 的说明

EOF 本来表示文件末尾,意味着读取结束,但是很多函数在读取出错时也返回 EOF,那么当返回 EOF 时,到底是文件读取完毕了还是读取出错了?我们可以借助 stdio.h 中的两个函数来判断,分别是 feof() 和 ferror()。

feof() 函数用来判断文件内部指针是否指向了文件末尾,它的原型是:

arduino 复制代码
int feof ( FILE * fp );

当指向文件末尾时返回非零值,否则返回零值。

ferror() 函数用来判断文件操作是否出错,它的原型是:

arduino 复制代码
int ferror ( FILE *fp );

出错时返回非零值,否则返回零值。

需要说明的是,文件出错是非常少见的情况,上面的示例基本能够保证将文件内的数据读取完毕。如果追求完美,也可以加上判断并给出提示:

c 复制代码
#include<stdio.h>
int main(){
    FILE *fp;
    char ch;
  
    //如果文件不存在,给出提示并退出
    if( (fp=fopen("D:\\demo.txt","rt")) == NULL ){
        puts("Fail to open file!");
        exit(0);
    }
    //每次读取一个字节,直到读取完毕
    while( (ch=fgetc(fp)) != EOF ){
        putchar(ch);
    }
    putchar('\n');  //输出换行符
    if(ferror(fp)){
        puts("读取出错");
    }else{
        puts("读取成功");
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

这样,不管是出错还是正常读取,都能够做到心中有数。

字符写入函数 fputc

fputc 是 file output char 的所以,意思是向指定的文件中写入一个字符。fputc() 的用法为:

arduino 复制代码
int fputc ( int ch, FILE *fp );

ch 为要写入的字符,fp 为文件指针。fputc() 写入成功时返回写入的字符,失败时返回 EOF,返回值类型为 int 也是为了容纳这个负数。例如:

scss 复制代码
fputc('a', fp);

或者:

ini 复制代码
char ch = 'a';
fputc(ch, fp);

表示把字符 'a' 写入fp所指向的文件中。

两点说明

\1) 被写入的文件可以用写、读写、追加方式打开,用写或读写方式打开一个已存在的文件时将清除原有的文件内容,并将写入的字符放在文件开头。如需保留原有文件内容,并把写入的字符放在文件末尾,就必须以追加方式打开文件。不管以何种方式打开,被写入的文件若不存在时则创建该文件。

\2) 每写入一个字符,文件内部位置指针向后移动一个字节。

【示例】从键盘输入一行字符,写入文件。

c 复制代码
#include<stdio.h>
int main(){
    FILE *fp;
    char ch;
    //判断文件是否成功打开
    if( (fp=fopen("D:\\demo.txt","wt+")) == NULL ){
        puts("Fail to open file!");
        exit(0);
    }
    printf("Input a string:\n");
    //每次从键盘读取一个字符并写入文件
    while ( (ch=getchar()) != '\n' ){
        fputc(ch,fp);
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

运行程序,输入一行字符并按回车键结束,打开D盘下的 demo.txt 文件,就可以看到刚才输入的内容。

程序每次从键盘读取一个字符并写入文件,直到按下回车键,while 条件不成立,结束读取。

fgetc() 和 fputc() 函数每次只能读写一个字符,速度较慢;实际开发中往往是每次读写一个字符串或者一个数据块,这样能明显提高效率。

读字符串函数 fgets

fgets() 函数用来从指定的文件中读取一个字符串,并保存到字符数组中,它的用法为:

arduino 复制代码
char *fgets ( char *str, int n, FILE *fp );

str 为字符数组,n 为要读取的字符数目,fp 为文件指针。

返回值:读取成功时返回字符数组首地址,也即 str;读取失败时返回 NULL;如果开始读取时文件内部指针已经指向了文件末尾,那么将读取不到任何字符,也返回 NULL。

注意,读取到的字符串会在末尾自动添加 '\0',n 个字符也包括 '\0'。也就是说,实际只读取到了 n-1 个字符,如果希望读取 100 个字符,n 的值应该为 101。例如:

c 复制代码
#define N 101
char str[N];
FILE *fp = fopen("D:\\demo.txt", "r");
fgets(str, N, fp);

表示从 D:\demo.txt 中读取 100 个字符,并保存到字符数组 str 中。

需要重点说明的是,在读取到 n-1 个字符之前如果出现了换行,或者读到了文件末尾,则读取结束。这就意味着,不管 n 的值多大,fgets() 最多只能读取一行数据,不能跨行。在C语言中,没有按行读取文件的函数,我们可以借助 fgets(),将 n 的值设置地足够大,每次就可以读取到一行数据。

【示例】一行一行地读取文件。

c 复制代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define N 100
int main(){
    FILE *fp;
    char str[N+1];
    if( (fp=fopen("d:\\demo.txt","rt")) == NULL ){
        puts("Fail to open file!");
        exit(0);
    }
   
    while(fgets(str, N, fp) != NULL){
        printf("%s", str);
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

fgets() 遇到换行时,会将换行符一并读取到当前字符串。该示例的输出结果之所以和 demo.txt 保持一致,该换行的地方换行,就是因为 fgets() 能够读取到换行符。而 gets() 不一样,它会忽略换行符。

写字符串函数 fputs

fputs() 函数用来向指定的文件写入一个字符串,它的用法为:

arduino 复制代码
int fputs( char *str, FILE *fp );

str 为要写入的字符串,fp 为文件指针。写入成功返回非负数,失败返回 EOF。例如:

c 复制代码
char *str = "http://c.biancheng.net";
FILE *fp = fopen("D:\\demo.txt", "at+");
fputs(str, fp);

表示把把字符串 str 写入到 D:\demo.txt 文件中。

【示例】向上例中建立的 d:\demo.txt 文件中追加一个字符串。

c 复制代码
#include<stdio.h>
int main(){
    FILE *fp;
    char str[102] = {0}, strTemp[100];
    if( (fp=fopen("D:\\demo.txt", "at+")) == NULL ){
        puts("Fail to open file!");
        exit(0);
    }
    printf("Input a string:");
    gets(strTemp);
    strcat(str, "\n");
    strcat(str, strTemp);
    fputs(str, fp);
    fclose(fp);
    return 0;
}

以数据块的形式读写

fgets() 有局限性,每次最多只能从文件中读取一行内容,因为 fgets() 遇到换行符就结束读取。如果希望读取多行内容,需要使用 fread() 函数;相应地写入函数为 fwrite()。

对于 Windows 系统,使用 fread() 和 fwrite() 时应该以二进制的形式打开文件,具体原因我们已在《文本文件和二进制文件到底有什么区别》一文中进行了说明。

fread() 函数用来从指定文件中读取块数据。所谓块数据,也就是若干个字节的数据,可以是一个字符,可以是一个字符串,可以是多行数据,并没有什么限制。fread() 的原型为:

arduino 复制代码
size_t fread ( void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *fp );

fwrite() 函数用来向文件中写入块数据,它的原型为:

arduino 复制代码
size_t fwrite ( void * ptr, size_t size, size_t count, FILE *fp );

对参数的说明:

  • ptr 为内存区块的指针,它可以是数组、变量、结构体等。fread() 中的 ptr 用来存放读取到的数据,fwrite() 中的 ptr 用来存放要写入的数据。
  • size:表示每个数据块的字节数。
  • count:表示要读写的数据块的块数。
  • fp:表示文件指针。
  • 理论上,每次读写 size*count 个字节的数据。

size_t 是在 stdio.h 和 stdlib.h 头文件中使用 typedef 定义的数据类型,表示无符号整数,也即非负数,常用来表示数量。

返回值:返回成功读写的块数,也即 count。如果返回值小于 count:

  • 对于 fwrite() 来说,肯定发生了写入错误,可以用 ferror() 函数检测。
  • 对于 fread() 来说,可能读到了文件末尾,可能发生了错误,可以用 ferror() 或 feof() 检测。

【示例】从键盘输入一个数组,将数组写入文件再读取出来。

c 复制代码
#include<stdio.h>
#define N 5
int main(){
    //从键盘输入的数据放入a,从文件读取的数据放入b
    int a[N], b[N];
    int i, size = sizeof(int);
    FILE *fp;
    if( (fp=fopen("D:\\demo.txt", "rb+")) == NULL ){  //以二进制方式打开
        puts("Fail to open file!");
        exit(0);
    }
  
    //从键盘输入数据 并保存到数组a
    for(i=0; i<N; i++){
        scanf("%d", &a[i]);
    }
    //将数组a的内容写入到文件
    fwrite(a, size, N, fp);
    //将文件中的位置指针重新定位到文件开头
    rewind(fp);
    //从文件读取内容并保存到数组b
    fread(b, size, N, fp);
    //在屏幕上显示数组b的内容
    for(i=0; i<N; i++){
        printf("%d ", b[i]);
    }
    printf("\n");
    fclose(fp);
    return 0;
}

运行结果: 23 409 500 100 222↙ 23 409 500 100 222

打开 D:\demo.txt,发现文件内容根本无法阅读。这是因为我们使用"rb+"方式打开文件,数组会原封不动地以二进制形式写入文件,一般无法阅读。

数据写入完毕后,位置指针在文件的末尾,要想读取数据,必须将文件指针移动到文件开头,这就是rewind(fp);的作用。更多关于rewind函数的内容请点击:C语言rewind函数

文件的后缀不一定是 .txt,它可以是任意的,你可以自己命名,例如 demo.ddd、demo.doc、demo.diy 等。

【示例】从键盘输入两个学生数据,写入一个文件中,再读出这两个学生的数据显示在屏幕上。

c 复制代码
#include<stdio.h>
#define N 2
struct stu{
    char name[10]; //姓名
    int num;  //学号
    int age;  //年龄
    float score;  //成绩
}boya[N], boyb[N], *pa, *pb;
int main(){
    FILE *fp;
    int i;
    pa = boya;
    pb = boyb;
    if( (fp=fopen("d:\\demo.txt", "wb+")) == NULL ){
        puts("Fail to open file!");
        exit(0);
    }
    //从键盘输入数据
    printf("Input data:\n");
    for(i=0; i<N; i++,pa++){
        scanf("%s %d %d %f",pa->name, &pa->num,&pa->age, &pa->score);
    }
    //将数组 boya 的数据写入文件
    fwrite(boya, sizeof(struct stu), N, fp);
    //将文件指针重置到文件开头
    rewind(fp);
    //从文件读取数据并保存到数据 boyb
    fread(boyb, sizeof(struct stu), N, fp);
    //输出数组 boyb 中的数据
    for(i=0; i<N; i++,pb++){
        printf("%s  %d  %d  %f\n", pb->name, pb->num, pb->age, pb->score);
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

运行结果:

css 复制代码
Input data:
Tom 2 15 90.5↙
Hua 1 14 99↙
Tom  2  15  90.500000
Hua  1  14  99.000000

格式化读写文件

fscanf() 和 fprintf() 函数与前面使用的 scanf() 和 printf() 功能相似,都是格式化读写函数,两者的区别在于 fscanf() 和 fprintf() 的读写对象不是键盘和显示器,而是磁盘文件。

这两个函数的原型为:

arduino 复制代码
int fscanf ( FILE *fp, char * format, ... );
int fprintf ( FILE *fp, char * format, ... );

fp 为文件指针,format 为格式控制字符串,... 表示参数列表。与 scanf() 和 printf() 相比,它们仅仅多了一个 fp 参数。例如:

c 复制代码
FILE *fp;
int i, j;
char *str, ch;
fscanf(fp, "%d %s", &i, str);
fprintf(fp,"%d %c", j, ch);

fprintf() 返回成功写入的字符的个数,失败则返回负数。fscanf() 返回参数列表中被成功赋值的参数个数。

【示例】用 fscanf 和 fprintf 函数来完成对学生信息的读写。

c 复制代码
#include<stdio.h>
#define N 2
struct stu{
    char name[10];
    int num;
    int age;
    float score;
} boya[N], boyb[N], *pa, *pb;
int main(){
    FILE *fp;
    int i;
    pa=boya;
    pb=boyb;
    if( (fp=fopen("D:\\demo.txt","wt+")) == NULL ){
        puts("Fail to open file!");
        exit(0);
    }
    //从键盘读入数据,保存到boya
    printf("Input data:\n");
    for(i=0; i<N; i++,pa++){
        scanf("%s %d %d %f", pa->name, &pa->num, &pa->age, &pa->score);   
    }
    pa = boya;
    //将boya中的数据写入到文件
    for(i=0; i<N; i++,pa++){
        fprintf(fp,"%s %d %d %f\n", pa->name, pa->num, pa->age, pa->score);   
    }
    //重置文件指针
    rewind(fp);
    //从文件中读取数据,保存到boyb
    for(i=0; i<N; i++,pb++){
        fscanf(fp, "%s %d %d %f\n", pb->name, &pb->num, &pb->age, &pb->score);
    }
    pb=boyb;
    //将boyb中的数据输出到显示器
    for(i=0; i<N; i++,pb++){
        printf("%s  %d  %d  %f\n", pb->name, pb->num, pb->age, pb->score);
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

运行结果:

css 复制代码
Input data:
Tom 2 15 90.5↙
Hua 1 14 99↙
Tom  2  15  90.500000
Hua  1  14  99.000000

打开 D:\demo.txt,发现文件的内容是可以阅读的,格式非常清晰。用 fprintf() 和 fscanf() 函数读写配置文件、日志文件会非常方便,不但程序能够识别,用户也可以看懂,可以手动修改。

如果将 fp 设置为 stdin,那么 fscanf() 函数将会从键盘读取数据,与 scanf 的作用相同;设置为 stdout,那么 fprintf() 函数将会向显示器输出内容,与 printf 的作用相同。例如:

c 复制代码
#include<stdio.h>
int main(){
    int a, b, sum;
    fprintf(stdout, "Input two numbers: ");
    fscanf(stdin, "%d %d", &a, &b);
    sum = a + b;
    fprintf(stdout, "sum=%d\n", sum);
    return 0;
}

运行结果: Input two numbers: 10 20↙ sum=30

前面介绍的文件读写函数都是顺序读写,即读写文件只能从头开始,依次读写各个数据。但在实际开发中经常需要读写文件的中间部分,要解决这个问题,就得先移动文件内部的位置指针,再进行读写。这种读写方式称为随机读写,也就是说从文件的任意位置开始读写。

实现随机读写的关键是要按要求移动位置指针,这称为文件的定位。

文件定位函数rewind和fseek

移动文件内部位置指针的函数主要有两个,即 rewind() 和 fseek()。

rewind() 用来将位置指针移动到文件开头,前面已经多次使用过,它的原型为:

arduino 复制代码
void rewind ( FILE *fp );

fseek() 用来将位置指针移动到任意位置,它的原型为:

arduino 复制代码
int fseek ( FILE *fp, long offset, int origin );

参数说明: \1) fp 为文件指针,也就是被移动的文件。

\2) offset 为偏移量,也就是要移动的字节数。之所以为 long 类型,是希望移动的范围更大,能处理的文件更大。offset 为正时,向后移动;offset 为负时,向前移动。

\3) origin 为起始位置,也就是从何处开始计算偏移量。C语言规定的起始位置有三种,分别为文件开头、当前位置和文件末尾,每个位置都用对应的常量来表示:

起始点 常量名 常量值
文件开头 SEEK_SET 0
当前位置 SEEK_CUR 1
文件末尾 SEEK_END 2

例如,把位置指针移动到离文件开头100个字节处:

scss 复制代码
fseek(fp, 100, 0);

值得说明的是,fseek() 一般用于二进制文件,在文本文件中由于要进行转换,计算的位置有时会出错。

文件的随机读写

在移动位置指针之后,就可以用前面介绍的任何一种读写函数进行读写了。由于是二进制文件,因此常用 fread() 和 fwrite() 读写。

【示例】从键盘输入三组学生信息,保存到文件中,然后读取第二个学生的信息。

c 复制代码
#include<stdio.h>
#define N 3
struct stu{
    char name[10]; //姓名
    int num;  //学号
    int age;  //年龄
    float score;  //成绩
}boys[N], boy, *pboys;
int main(){
    FILE *fp;
    int i;
    pboys = boys;
    if( (fp=fopen("d:\\demo.txt", "wb+")) == NULL ){
        printf("Cannot open file, press any key to exit!\n");
        getch();
        exit(1);
    }
    printf("Input data:\n");
    for(i=0; i<N; i++,pboys++){
        scanf("%s %d %d %f", pboys->name, &pboys->num, &pboys->age, &pboys->score);
    }
    fwrite(boys, sizeof(struct stu), N, fp);  //写入三条学生信息
    fseek(fp, sizeof(struct stu), SEEK_SET);  //移动位置指针
    fread(&boy, sizeof(struct stu), 1, fp);  //读取一条学生信息
    printf("%s  %d  %d %f\n", boy.name, boy.num, boy.age, boy.score);
    fclose(fp);
    return 0;
}

运行结果: Input data: Tom 2 15 90.5↙ Hua 1 14 99↙ Zhao 10 16 95.5↙ Hua 1 14 99.000000

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