文件

一、static 和 extern 修饰变量及函数的差异

1、static 和 extern修饰局部变量

     1>static修饰的变量 只有包含这个变量定义的源代码文件可以访问（内部的变量）

     2>extern 定义的变量在申明了的文件中都可以访问（外部的变量）

2、static对局部变量的作用

     1>延长了局部变量的生命周期，生命周期为:从程序启动到程序退出，

         但是它并没有改变变量的  作用域，作用域不变！！！

      2>定义变量的代码（语句）在整个程序运行期间仅仅会执行一次

注意：

        extern是不能用来修饰局部变量的，修饰时错误的。

3、static 和 extern 修饰全局变量

>关于局部变量和全局变量的说明

   局部变量：只能在本文件中访问的变量

   全局变量：可以在其他文件中访问的变量，默认所有全局变都是外部变量

>static在全局变量定义中的作用

          声明一个内部变量

          定义一个内部变量

          由于静态全局变量的作用域局限于一个文件内，只能为该源文件内的函数所用，因此可以避免在其它源文件中引起错误。

小结：正因为static定义的变量只能在该变量定义的源文件内使用，所以，在不同文件中可以定义同名的内部变量也互不影响。

总结：

         static修饰的无论是局部变量还是全局变量，表示该变量都是只能在当前文件或函数中使用，而不能在其它文件或函数中使用。所以可以看出，static 修饰的变量都是内部变量，尽管static可以使得变量的生命周期延长但是变量的作用域没有改变。

> extern 对全局变量的作用

              extern修饰的全局变量，表示当前变量可以在本文件中使用，也可以在其它声明变量的文件中使用。

注意： 正应为extern如此的特性：

            1>extern  是不能修饰局部变量

            2>extern 在其它文件声明了extern修饰的变量是在这些声明文件中不能再定义与extern修饰变量同名的变量（两个文件由包含关系）

4、static  和 extern 修饰函数

>首先了解内部函数和外部函数的区别

内部函数：在A文件中定义的函数，只能在A文件中访问

外部函数：在B文件中访问C文件中定义的函数，函数C在B中称之为  外部函数

>static 和 extern 对函数的作用

     static修饰的函数，是一个内部函数（只能在定义的那个文件中使用）

     extern 声明的函数，可以在定义文件中使用，也可以在其它文件中使用

总结：对于变量还是函数

         static  

                    修饰的变量，无论是局部变量还是全局变量都是一种内部变量

                    不同的是，static修饰的变量的生命周期变长，但作用域没变

                    修饰的函数是一种内部函数

        extern

                    不能修饰局部变量

                    修饰的变量和函数都是全局的，只要其它函数中有声明变量还是函数

              其它函数都可以调用该变量 和 该函数 ，同理 在这些函数中不能定义和这

              些变量 和 函数

二、文件

1、文件概念及分类

     1>文件是什么

         “文件”指存储在外部介质上数据的集合，这个数据集有一个名称，叫做文件名。

一批数据是以文件的形式存放在介质上的

操作系统是以文件为单位对数据进行管理

要向外部介质上存储数据也必须先建立一个文件（以文件名作为标志），才能向它输出数据

     2>文件的分类

      从用户的角度看，文件可分为普通文件和设备文件两种

普通文件：

        是指驻留在磁盘或其它外部介质上的一个有序数据集，可以是源文件、目标文件、可执行程序：也可以是一组待输入处理的原始数据，或者是一组输出的结果。对于源文件、目标文件、可执行程序可以称作程序文件，对输入输出数据可称作数据文件。

程序文件：

                源文件

                目标文件

                可执行程序

数据文件：

                 输入输出数据

设备文件：

       是指与主机相联的各种外部设备，如显示器、打印机、键盘等。在操作系统中，把外部设备也看作是一个文件来进行管理，把它们的输入、输出等同于对磁盘文件的读和写。

       通常把显示器定义为标准输出文件，一般情况下在屏幕上显示有关信息就是想标准输出文件输出。如前面经常使用的printf、putchar函数就是这类输出

       键盘通常被指定标准的输入文件，从键盘上输入就意味着从标准输入文件上输入数据。scanf、getchar函数就属于这类输入。

        从文件编码的方式来看，文件可分为ASCII码文件 和 二进制码文件两种

ASCII文件也称为 文本文件，这种文件在磁盘中存放时每个字符对应一个字节，用于存放对应的ASCII吗

ASCII码文件可在屏幕上按字符显示，例如源程序文件就是ASCII文件，用DOS命令TYPE可显示文件的内如。由于是按字符显示，因此能读懂文件内如

           二进制文件是按二进制的编码方式来存放文件的。只占二个字节。二进制文件虽然也可在屏幕上显示，但其内如无法读懂。C系统在处理这些文件时，并不区分类型，都看成是字符流，按字节进行处理。输入输出字符流的开始和结束只由程序控制而不受物理符号（如回车符）的控制。因此也把这种文件称作“流识文件”

2、文件操作步骤及原理

      1>对文件的操作步骤

1）引入头文件（stdio.h）

2）定义文件指针

3）打开文件

4）文件读写

5）关闭文件

       对文件的读和写是最常用的文件操作。在C语言中提供了多种文件读写的函数：

字符读写函数：fgetc 和 fputc

字符串读写函数：fgets 和 fputs

数据块读写函数：freed 和 fwrite

格式化读写函数：fscanf 和 fprintf

       2>文件操作的原来

1）文件缓冲区

ANSI C标准采用“缓冲文件系统”处理数据文件

         所谓缓冲文件系统是指系统自动地在存出为程序中每一个正在使用的文件开辟一个文件缓冲区，从内存向磁盘输出数据必须先送到内存中的缓冲区，装满缓冲区后才一起送到磁盘去，如果从磁盘向计算机读入数据，则一次从磁盘文件将一批数据输入到内存缓冲区（充满缓冲区），然后再从缓冲区逐个地将数据送到程序数据区（给程序变量）

2）输入输出流

         输入输出是数据传送的过程，数据如流水一样从一处流向别一处，因此常将输入输出形象地称为流，即数据流。流表示了信息从源到目的端的流动

3、C语言文件指针

     1>C语言文件指针

      在C语言中用一个指针变量指向一个文件，这个指针称为文件指针。

声明FILE结构体类型的信息包含在头文件“stdio.h”中

一般设置一个指向FILE类型变量的指针变量，然后通过它来引用这些FILE类型变量通过文件指针就可对它所指的文件进行各种操作。

定义说明文件指针的一般形式为：

   FILE   *指针变量标识符;

其中FILEF应为大写，它实际上是由系统定义的一个结构，该结构中含有文件名、文件状态和文件当前位置等信息。在编写源程序时不必关心FILE结构的细节。

例如：

        FILE     *fp;

上式表示fp是指向FILE结构的指针变量，同fp即可找存放某个文件信息的结构变量，然后按结构变量提供的信息找到该文件，实施对文件的操作，习惯上也笼统把fp称为指向一个文件的指针。

3、文件的打开和关闭

      文件在进行读写操作之前要先打开，使用完毕要关闭。

      打开文件——实际上是建立文件的各种有关信息，并使文件指针指向该文件，以便进行其它操作。

      关闭文件——则是断开指针与文件之间的联系，也就是禁止再对该文件进行操作

在C语言中，文件操作都是由库函数来完成的。

      1>文件的打开函数——fopen 函数

       fopen函数用来打开一个文件，其调用的一般形式为：

                  文件指针变量名 = fopen(文件名，使用文件方式);

说明：

“文件指针名”必须是被说明为 FILE 类型的指针变量

“文件名”是被打开文件的文件名

“使用文件方式”是指文件的类型和操作要求

“文件名”是字符串常量 或 字符串数组

比如：

         //定义文件指针

         FILE    *fp=NULL;

         //打开文件

         fp=fopen("a.txt","r");    // r 表示读文件

上面语句表示，在当前目录下打开文件  a.txt ，只允许对文件 a.txt进行“读”操作，并使 fp 指向该文件。

        2>文件关闭函数——fclose 函数

        文件一旦使用完毕，应用关闭文件函数把文件关闭，以避免文件的数据丢失等错误。

fclose 函数调用的一般形式为：

           fclose(文件指针);

比如：

           fclose(fp);

           正常完成关闭文件操作时，fclose函数返回值为0。如返回值非零则表示有错误发生。

 例程如下

#include <stdio.h>

int main(){

     //定义一个文件指针

     FILE   *fp = NULL;

     //打开文件

     fp= fopen("a.txt","r");   //r 是操作方式

     //fopen成功，返回的是文件的首地址

     //fopen失败，返回NULL

     //一般我们做一个判断，当文件打开成功后，我们在对文件操作，比如读写文件

     if(fp!=NULL)

     {

             printf("文件打开成功");

     }else

     { 

             printf("文件打开失败，按任意键退出!\n");

             //按任意键退出

             getchar();        //要求从键盘接收一个字符

              //退出

              exit(1);            //非正常退出

     }

   

}

4、文件使用方式及注意事项

1）文件使用方式

          使用文件的方式共有12种，下面给出了它们的符号和意义。

文件使用方式      意义

         r                  打开一个已存在的文件，准备从文件中读取数据。不能向文件写数据

        

         w                创建一个新文件，准备向文件  写入数据。不能从文件中读取数据。

                            如果文件已经存在，这个文件将被覆盖（先删除后重建）

         a                 打开一个已存在的文件，准备在文件尾部追加数据。不能从文件中读取数据。

                            如果文件不存在，则创建这个文件准备写入数据

         r+                打开一个已存在的文件，准备读写。既可以读取数据，也可以写入数据

         w+               创建一个新文件，准备读写。如果文件已经存在，则覆盖文件

          a+               等价于a，但可以从文件中读取数据

          t                  打开一个文本文件

          b                 打开一个二进制文件

2）文件使用方式注意事项

         1>文件使用方式由 r、w、a、t、b 和 + 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，可省略不写

          b(banary)：二进制文件

          +：读和写

          2>凡用“r”打开一个文件时，该文件必须已经存在，且只能从该文件读出。

          3>用“w”打开的文件只能向该文件写入。如打开的文件不存在，则以指定的文件名建立该文件，如打开的文件已经存在，则将该文件删去，重新建立一个新文件。

          4>若要向一个已存在的文件追加新的信息，只能用“a”方式打开文件。如果文件不存在，也会自动帮我们创建。

          5>在打开一个文件时，如果出错，fopen将返回一个空指针值NULL。在程序中可以用这一信息来判断是否完成打开文件的工作，并作相应的处理。因此常量一下程序段打开文件

这段代码的意义是，如果返回的指针为空，表示不能打开a.txt文件，则给出提示信息，下一行getchar()的功能是从键盘输入一个字符，但不在屏幕上显示。在这里，该行的作用是等待，只有当用户从键盘敲任一件时，程序才继续执行，因此用户可利用这个等待时间阅读出错提示。敲键后执行exit(1)退出程序。

             6>把一个文本文件读入内存时，要将ASCII码转换成二进制码，而把文件以文本方式写入磁盘时，也要把二进制码转换成ASCII码，因此文本文件的读写要花费较多的转换时间。对二进制文件的读写不存在这种转换

             7>标准输入文件（键盘），标准输出文件（显示器），标准出错输出（出错信息）是由系统打开的，可直接使用

5、字符读写函数：fgetc 和 fputc

1)字符写入函数fputc

       字符读写函数是以字符（字节）为单位的读写函数。每次可从文件读出或向文件写入一个字符。

       fputc函数的功能

               是把一个字符写入指定的文件中。

        函数调用的形式为：

 fputc(字符量,文件指针);

说明：

        待写入的  字符量   可以是  字符常量  或  变量

例如：

fputc('a',fp);

其中的意义是把字符a写入fp所指向的文件中

        >对于fputc函数的使用也要说明几点：

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，写入字符从文件首开始

2）如需保留原有文件的内容，希望写入的字符文件末开始存放，必须以  追加方式  打开文件。被写入的文件若不存在，则创建该文件

3）每写入一个字符，文件  内部位置指针  向后移动一个字节

4）fputc函数有一个返回值，如写入成功则返回写入的字符数，否则返回一个EOF。可用此来判断写入是否成功

下面通过实例来看看

程序代码如下

打印如下

fputc.txt文件内容如下

下面我们来打印fputc.txt文件中的内容来看看，这就需要用到另一个函数fgetc

2)读字符函数fgetc

       fgetc函数的功能是从指定的文件中读一个字符，函数调用的形式为：

             字符变量=fgetc(文件指针);

例如：

             ch=fgetc(fp);

其意义是从打开的文件fp中读取一个字符并送入变量ch中。

对于fgetc函数的使用有以下几点说明：

      1> 在fgetc函数调用中，读取的文件必须是以读或读写方式打开的

      2>读取字符的结果也可以不向字符变量赋值。例如：fgetc(fp);但是读出的字符不能保存

      3>在文件内部有一个位置指针。用来指向文件的当前读写字节。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，该位置指针将向后移动一个字节。因此可连续多次使用fgetc韩式，读取多个字符。

      4>应注意文件指针和文件内部的位置指针不是一回事。

      文件指针——是指向整个文件的，须在程序中定义说明，只要不重新赋值，文件指针的值是不变的。

      文件内部的位置指针——用以指示文件内部的当前读写位置，每读写一次，该指针均向后移动，它不需 在程序中定义说明，而是由系统自动设置的。

下面我们通过fgetc来读出fputc.txt中的内容，显示到屏幕

文件fputc.txt中的内容

程序如下：

打印如下

本例程序的功能是从文件中逐个读取字符，在屏幕上显示。程序定义了文件指针fp,以读文本文件方式打开文件“a.txt”，并使fp指向该文件。如打开文件出错，给出提示。

下面我们用“读写”的方式来存储一个字符串并且打印字符串

程序如下

打印如下

zfc.txt文件内容

6、字符串读写函数：fgets 和 fguts

1)字符串读写函数fputs

fputs函数的功能是向指定的文件写入一个字符串，其调用形式为：

                      fputs(字符串,文件指针);

其中字符串可以是字符串常量，也可以是字符数组名，或指针变量

注意： 

           在xcode环境下fputs函数会有返回值，返回值为 字符串的长度

例如：

         fputs("asdfg",fp);

其意义是把字符串“asdfg”写入fp所指的文件之中

实例如下

打印如下

fputs文件内容如下

2）字符串写入函数fgets

         函数的功能是从指定的文件中读一个字符串到字符数组中，函数调用的形式为：

    fgets(字符数组名,n,文件指针);

其中

“n”表示是一个正整数。表示从文件中读取的字符串不超过n-1个字符。在读写的最后一个字符后加上串结束标志‘\n’.

例如：

         fgets(str,n,fp);

的意义是从fp所指的文件中读出n-1个字符送人字符数组str中

文件fputs.txt中的内容

程序如下

打印如下

3）下面我们在学习一种叫“末尾追加”的格式

 a 表示在原来的文件中的末尾追加重新写入的内容，如果指定文件没有，则重新建立文件

原来文件fputs.txt中的内容

程序如下

打印如下

fputs.txt文件中的内容

7、数据块读写函数：fread 和 fwrite

C语言还提供了用于整块数据的读写函数。可用来读写一组数据，如一个数组元素，一个结构变量的值等。

         读数据块函数调用的一般形式为：

                 fread(buffer,size,count,fp);

         写数据块函数调用的一般形式为：

                 fwrite(buffer,size,count,fp);

其中：

buffer：是一个指针，在fread函数中，它表示存放输入数据的首地址。在fwrite函数中，它表示存放输出数据的首地址

size：表示数据块的字节数

count：表示要读写的数据块快数

fp：表示文件指针

比如：

         fread(fa,4,5,fp);

其意义是从fp所指的文件中，每次读4个字节送入数组fa中，连续读5次，即读5个实数到fa中

用fwrite写入字符串的方法：

程序如下

打印如下

新建的write.txt文件中的内容

输出如下

打印如下

例题：

         从键盘输入三个学生的信息，写入一个文件中，再读出这三个学生的数据显示在屏幕上

程序如下

打印如下

8、格式化读写函数fscanf 和 fprintf

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

这两个函数的调用格式为：

       fscanf(文件指针，格式字符串，输入表列);

       fprintf(文件指针，格式字符串，输出表列);

例如：

       fscanf(fp,"%d%s",&i,&s);

       fprintf(fp,"%d%c",j,ch);

fprintf()格式化写入

程序如下

打印如下

fprintf.txt文件存储内容

fscanf函数输出实例

程序如下

打印如下

例题：

         读取和写入一个二维数组

要求：使用fprintf  和  fscanf 函数讲一个二维数组逐行写入到文件中，并读取出来。

1,2#

3,4#

5,6#

程序如下

打印如下

fprintf.txt文件中存储的内容

在关闭文件指针以后重新访问文件指针

程序如下

思考：

        “在关闭文件指针以后重新访问文件指针”这样的做法是否可以等效于“rewind”语句

那是不是无论是写文件还是读文件只要关闭文件指针后，文件内部指针就会回到头部

9、文件的随机读写实现

      前面介绍的对文件的读写方式都是顺序读写，即读写文件只能从头开始，顺序读写各个数据。但在实际问题中常要求只读写文件中的某一指定的部分。为了解决这个问题可移动文件内部的位置指针到需要读写的位置，再进行读写，这种读写称为随机读写。

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

1）文件定位

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

rewind函数前面已多次使用过，其调用形式为：

          rewind(文件指针);

     它的功能是把文件内部的位置指针移动到文件首

2）下面主要介绍fseek函数。fseek函数用来移动文件内部位置指针，其调用形式为：

       fseek(文件指针,位移量,起始点);

其中：

        “文件指针”指向被移动的文件

        “位移量”表示移动的字节数，要求位移量是long型数据，以便在文件长度大于64kb是不会出错，当用常量表示位移量时，要求加后缀“L”。

         “起始点”表示从何处开始计算位移量，规划的起始点有三种：文件首，当前位置和文件尾。

其表示方法如下表：

例如：

         fseek(fp,100L,0);

其意义是把位置指针移动到离文件首100个字节处

       还要说明的是fseek函数一般用于二进制文件。在文本文件中由于要进行转换，故往往计算的位置会出现错误。

3）文件的随机读写

     在移动位置指针之后，即可用前面介绍的任一种读写函数进行读写。由于一般是读写一个数据据块，因此常用fread和 fwrite函数。下面用例题来说明文件的随机读写

例题程序如下

打印如下