语言基础程序 7

C语言程序设计项目化教程（AI助学）（微课版）项目9

文件管理系统情景导入

小辰的家人开了一家小型零售店，每天要处理大量商品信息：进货、销售、库存盘点……。起初，家人用笔记本手工记录，后来改用普通文本文件存储，但几百种商品的数据查询要从头到尾扫描，效率低下且经常出错。家人的困扰让小辰萌生了开发文件管理系统的想法，他希望该系统能满足这些需求：①快速定位到任意商品的信息，就像在书架上直接抽书一样便捷；②数据存储紧凑高效，不占用过多空间；③断电重启后数据完好保存；④支持快速更新库存和销售记录。基于C语言文件处理技术，小辰着手开发文件管理系统，通过二进制文件存储、随机访问定位、数据块快速读写等核心技术，帮家人实现商品数据的高效管理。知识图谱学习要点理解文件的概念及其分类（文本文件vs二进制文件）。掌握文件型指针（FILE*）的概念和作用。掌握文件操作的基本流程：打开、读写、关闭。熟悉常用的文件打开模式（"r","w","a","rb","wb","ab"等）及其区别。掌握基本的文件读写函数。培养文件操作规范意识，提升程序健壮性。实现库存数据文件管理任务9任务9实现库存数据文件管理任务描述图9-2文件管理系统效果图设计一个简单的文件管理系统，实现库存数据的文件存储与读取功能。系统能够将商品信息保存到文件中，并在需要时从文件中读取数据，效果如图9-12所示。9.1.1文件概述知识准备文件概述

程序处理的数据基本都存储在内存中。一旦程序结束，数据就丢失了，

如果我们想长期保存数据，比如学生的成绩、图书馆的借阅记录，该怎么办呢？对，就是要用文件。

在程序中经常对文件进行操作，例如打开一个文件、向文件写入内容。本任务将对C语言中的各种文件操作进行详细讲解。文件学习内容知识准备对文件读写之前应该“打开”该文件，在使用结束之后应“关闭”该文件。文件概述文件的读和写是文件的常用操作，C语言提供了多种文件读写函数。文件的打开和关闭0201文件学习内容03文件的读写操作在程序中经常对文件进行操作，例如打开一个文件、向文件写入内容。本任务将对C语言中的各种文件操作进行详细讲解。9.1.1文件概述知识准备1.文件的定义图9-1文件集合图“文件”是指一组相关数据的有序集合。每个文件都有一个文件名，包括文件名和扩展名，如图9-1所示。在C语言中，我们实际上已经多次使用了文件，包括源程序文件、库文件、可执行程序等。文件标识一个文件要有一个唯一的文件标识，以便用户识别和引用。文件标识包括3部分：文件路径、文件名主干、文件后缀。文件路径表示文件在外部存储设备中的位置。文件名主干的命名规则遵循标识符的命名规则。文件后缀用来表示文件的性质。9.1.1文件概述知识准备2.文件的分类

字符一律以ASCII形式存储，数值型数据既可以用ASCII形式存储，也可以用二进制形式存储。数值型文件可以用ASCII码、十进制、二进制等表示。

根据数据的组织形式，数据文件可分为ASCII文件和二进制文件。数据在内存中是以二进制形式存储的，如果不加转换地输出到外存，就是二进制文件，可以认为它就是存储在内存的数据的映像，所以也称之为映像文件(imagefile)。如果要求在外存上以ASCII代码形式存储，则需要在存储前进行转换。ASCII文件又称文本文件（textfile），每一个字节存放一个字符的ASCII代码。图9-3

数值型文件表示9.1.1文件概述知识准备3.文件指针若用指针变量指向一个文件，此指针就称为文件指针。

定义形式如下：

FILE*指针变量标识符fp指向FILE结构的指针变量，也就是说，通过文件指针变量能够找到与它关联的文件。也可以把fp称为一个文件的指针。如果有n个文件，应设n个指针变量，分别指向n个FILE类型变量，以实现对n个文件的访问。为方便起见，通常将这种指向文件信息区的指针变量简称为指向文件的指针变量。说明：例如：

FILE*fp;

//定义一个指向FILE类型数据的指针变量其中FILE应为大写，它实际上是由系统定义的一种结构，该结构中含有文件名、文件状态和文件当前位置等信息。9.1.2文件的打开和关闭知识准备1.文件的打开在C语言中，文件的操作都是由库函数来完成的。用fopen函数打开数据文件。一般形式为：

说明：例如：

FILE*fp；fp=fopen("file.txt","r");其中文件指针名必须被声明为FILE类型的指针变量；文件名是打开文件的文件名，可用字符串常量或字符串数组表示，使用方式是指文件的类型和操作要求。

文件指针名=fopen(文件名,使用文件方式);表9-1文件使用方式及含义9.1.2文件的打开和关闭知识准备2.文件的关闭

所谓“关闭”是指撤销文件信息区和文件缓冲区，使文件指针变量不再指向该文件，显然就无法进行对文件的读写了。

一般形式为：

注意：例如：

fclose(fp);正常完成关闭文件操作时，fclose()返回值为0。如返回非零值则表示有错误发生。

fclose(文件指针);表9-1文件使用方式及含义9.1.3文件的读写操作知识准备1.字符读写函数

字符读写函数包括读字符函数和写字符函数，如表9-2所示。

fgetc的第1个字母f代表文件(file)，中间的get表示“获取”，最后一个字母c表示字符(character)，fgetc的含义很清楚，

从文件读取一个字符。fputc也类似。表9-2字符读写函数【例9-1】在D:\STUDY\下有文件mm.txt,应用文件的读函数读取文件mm.txt内容，并显示输出，如图9-4所示。图9-4

D:\STUDY\mm.txt9.1.3文件的读写操作知识准备1.字符读写函数1.#include

"stdio.h"

2.//#include

"conio.h"

3.#include

"stdlib.h"

4.void

main()

5.{

6.

7.FILE*fp;

8.char

ch;

9.if((fp=fopen("D:\\tudy\\mm.txt","rt"))==NULL)10.{

printf("\nCannotopenfile!");11.

getch();12.exit(1);13.}14.ch=fgetc(fp);

15.while(ch!=EOF)

16.{17.

putchar(ch);

18.

ch=fgetc(fp);19.}20.fclose(fp);

21.}22.

运行结果a12rgg【温馨提示】（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)。这样读出的字符不能保存。（3）在文件内部有一个位置指针。它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函数来读取多个字符。（4）注意去区别文件指针和文件内部的位置指针。文件指针是指向整个文件的，须在程序中定义和声明，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，它无须在程序中定义或声明,而是由系统自动设置的。9.1.3文件的读写操作知识准备1.字符读写函数运行结果inputsstring:filefile

【例9-2】在D:\STUDY\下有文件nn.txt,应用文件的写函数向文件nn.txt写入内容，并显示输出。1.#include

"stdio.h"

2.#include

"stdlib.h"

3.void

main()

4.{

5.FILE*fp;

6.char

ch;

7.if((fp=fopen("D:\\study\\nn.txt","wt+"))==NULL)

8.{

printf("\nCannotopenfile!");

9.

getch();10.exit(1);11.}12.printf("inputsstring:\n");13.ch=getchar(

);

14.while(ch!='\n')

15.{16.

fputc(ch,fp);

17.

ch=getchar(

);

18.}19.rewind(fp);20.ch=fgetc(fp);

21.while(ch!=EOF)22.{23.putchar(ch);24.ch=fgetc(fp);

25.}26.printf("\n");27.fclose(fp);

28.}

请同学们根据运行结果自行验证。

【温馨提示】（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，原文件内容将被替换。（2）写入字符从文件首开始。如需保留原有文件内容，希望写入的字符从文件末开

始，必须以追加的方式打开文件，如果文件不存在，则创建新文件。（3）每写入一个字符，文件内部的位置指针向后移动一个字节。（4）fputc函数有一个返回值，写入成功则返回写入的字符，不成功则返回EOF。9.1.3文件的读写操作知识准备2.字符串读写函数字符串读写函数包括读字符串函数和写字符串函数，如表9-3所示。fgets和fgets这两个函数的功能类似于gets和puts函数，只是gets和puts以终端为读写对象，而fgets和fputs函数以指定的文件作为读写对象。

ffgets中最后一个字母s表示字符串(string)。fputs其作用是从文件读入一个字符串。字符串末尾的′\0′不输出。若输出成功，函数值为0;失败时，函数值为EOF(即-1)。【例9-3】从mm.txt文件中读入一个含5个字符的字符串，并在屏幕上输出。表9-3字符串读写函数1.#include

"stdio.h"

2.#include

"stdlib.h"

3.void

main()

4.{

5.FILE*fp;

6.char

str[11];

7.if((fp=fopen("D:\\study\\mm.txt","rt"))==NULL)

8.{

printf("\nCannotopenfile!");

9.

getch();10.

exit(1);11.}12.fgets(str,4,fp);

13.printf("%s\n",str);

14.fclose(fp);15.}

运行结果a12rg

请同学们根据运行

结果自行验证。

9.1.3文件的读写操作知识准备2.字符串读写函数运行结果inputastring:中国济南123456file中国济南

请同学们根据运行

结果自行验证。

【例9-4】向文件bb.txt中追加一个字符串。1.#include

"stdio.h"

2.#include

"stdlib.h"

3.void

main()

4.{

5.FILE*fp;

6.char

ch,st[30];

7.if((fp=fopen("D:\\study\\bb.txt","at+"))==NULL)

8.{

printf("\nCannotopenfile!");

9.

getch();10.

exit(1);11.}12.printf("inputastring:");13.scanf("%s",st);14.//gets(st);15.fputs(st,fp);

16.rewind(fp);17.ch=fgetc(fp);18.while(ch!=EOF)

19.{putchar(ch);20.ch=fgetc(fp);21.}22.printf("");

23.fclose(fp);24.}“123456file”是文件bb.txt里原有的字符，“中国济南”是追加的，首先，第7行以读写方式打开一个文本文件bb.txt，如图9-7所示，通过键盘输入字符，第15行通过fputs函数写入字符串，通过rewind函数把文件内部指针移到文件首，最后通过while循环显示当前文件的全部内容，如图9-8所示。分

析

验

证

图9-7原文件bb.txt

图9-8写入后文件bb.txtfread(buffer,size,count,fp);

9.1.3文件的读写操作知识准备3.数据块读写函数C语言中主要的数据块读写函数是fread()和fwrite()，它们定义在stdio.h头文件中。

fread()函数的一般形式：

【例9-5】从键盘输入三个学生的数据，写入到一个文件中，再读出这三个学生的数据并将其显示在屏幕上。功能：从fp所指的文件中，每次读size个字节送入数组buffer中，连续读count次，即读count*size个字节到数组buffer中。其中buffer是一个指针，表示存放输入数据的首地址。fp表示文件指针。fwrite()函数的一般形式：ffwrite(buffer,size,count,fp);

功能：从数组buffer中取出count*size个字节数据写入fp所指向的文件中。其中buffer是一个指针，表示输出数据的首地址。fp表示文件指针。fread(buffer,size,count,fp);

1.#include

<stdio.h>

2.#include

<stdlib.h>

3.typedef

struct

{

4.

int

id;

5.

char

name[50];

6.

float

score;

7.}

Student;

8.int

main()

{

9.int

i;

10.

FILE*file;11.

Student

students[3],

readStudents[3];12.

//初始化学生数据13.

students[0]

=

(Student){1,

"张三",

85.5};14.

students[1]

=

(Student){2,

"李四",

92.0};15.

students[2]

=

(Student){3,

"王五",

78.5};16.

//写入数据到文件17.

file=

fopen("students.dat",

"wb");18.

if

(file==

NULL)

{19.

printf("无法打开文件进行写入!\n");20.

return

1;21.

}9.1.3文件的读写操作知识准备3.数据块读写函数运行结果成功写入3个学生记录成功读取3个学生记录:学生1:ID=1,姓名=张三,分数=85.5学生2:ID=2,姓名=李四,分数=92.0学生3:ID=3,姓名=王五,分数=78.522.

size_t

written=

fwrite(students,

sizeof(Student),

3,

file);23.

printf("成功写入%zu个学生记录\n",

written);24.

fclose(file);25.

//从文件读取数据26.

file=

fopen("students.dat",

"rb");27.

if

(file==

NULL)

28.{29.

printf("无法打开文件进行读取!\n");30.

return

1;31.

}32.

size_t

read=

fread(readStudents,

sizeof(Student),

3,

file);33.

printf("成功读取%zu个学生记录:\n",

read);34.

//显示读取的数据36.{37.

printf("学生%d:ID=%d,姓名=%s,分数=%.1f\n",

38.

i+1,

readStudents[i].id,

readStudents[i].name,

readStudents[i].score);39.

}40.

fclose(file);41.

return

0;42.}

分析：程序定义了一个Student结构体，包含学号、姓名和分数，使用fwrite()将3个学生记录写入二进制文件，使用fread()从文件中读取数据到另一个结构体数组，最后显示读取的学生信息。【温馨提示】数据块读写函数适用于二进制文件操作，它们可以高效地读写大型数据块，适合处理结构化和数组数据，需要注意字节序问题，特别是在不同平台间传输数据时这两个函数是C语言中处理文件I/O的重要工具，特别适合处理结构化数据的批量读写操作。9.1.3文件的读写操作知识准备4.格式化读写字符fprintf函数和fscanf函数，对文件进行格式化输入输出，从函数名可以看到，它们只是在printf和scanf的前

面加了一个字母f。它们的作用与printf函数和scanf函数相仿，都是格式化读写函数。只有一点不同：fprintf和fscanf函数的读写对象不是终端而是文件。

scanf(文件指针,格式字符串,输入表列);

按照格式字符串要求，将文件指针所指向的文件中数据顺序读入到输入表列中。例如：fscanf(fp,"%d%s",&i,s);

fprintf(文件指针,格式字符串,输出表列);

按照格式字符串要求，将输出表列中的内容依次写入到文件指针所指向的文件中。例如：fprintf(fp,"%d%c",j,ch);

它们的一般调用方式为：

9.14文件的定位知识准备rewind函数和fseek函数对文件进行顺序读写比较容易理解，也容易操作，但有时效率不高。而随机访问不是按数据在文件中的物理位置次序进行读写，而是可以对任何位置上的数据进行访问，显然这种方法比顺序访问效率高得多。实现随机读写的关键是按要求移动位置指针，这被称为文件的定位。

移动文件内部的位置指针的函数有两个：rewind函数和fseek函数。

1.rewind函数

2.fseek函数rewind(文件指针);

用rewind函数使文件位置标记指向文件开头,rewind函数的作用是使文件位置标记重新返回文件的开头，此函数没有返回值。fseek(文件类型指针,位移量,起始点);

用fseek函数改变文件位置标记,fseek函数一般用于二进制文件。9.14文件的定位知识准备rewind函数和fseek函数【例9-6】有一个文件(file1.txt)，内有一些信息。要求把它复制到另一文件(file2.txt)上,并输出显示。

1.#include<stdio.h>

2.int

main()

3.{char

ch;

4.FILE*fp1,*fp2;

5.fp1=fopen("D:\\study\\file1.txt","r");//打开输入文件file1.txt

6.fp2=fopen("D:\\study\\file2.txt","w");//打开输出文件file2.txt

7.ch=getc(fp1);//从file1.txt文件读入第一个字符

8.while(!feof(fp1))//当未读取文件尾标志

9.{putchar(ch);//在屏幕输出一个字符10.ch=getc(fp1);//再从file1.txt文件读入一个字符11.}12.putchar(10);//在屏幕执行换行13.rewind(fp1);//使文件位置标记返回文件开头14.ch=getc(fp1);//从file1.txt文件读入第一个字符15.while(!feof(fp1))//当未读取文件尾标志16.{fputc(ch,fp2);//向file2.txt文件输出一个字符17.ch=fgetc(fp1);//再从file1.txt文件读入一个字符18.}19.fclose(fp1);20.fclose(fp2);21.return

0;22.}

运行结果student1234

验证：9.14文件的定位知识准备rewind函数和fseek函数【例9-7】有一个文件file.txt，请用fseek函数读取文件中的第7个和倒数第5个字符，打印该位置的字符。运行结果第7个字符:W倒数第5个字符:f

1.#include

<stdio.h>

2.int

main()

{

3.

FILE*fp=

fopen("D:\\study\\file.txt",

"w+");

4.

fprintf(fp,

"HelloWorld!Thisisatestfile.");

5.

6.

fseek(fp,

6,

SEEK_SET);

//移动到第7个字符位置

7.

char

c=

fgetc(fp);

8.

printf("第7个字符:%c\n",

c);

9.

10.

fseek(fp,

-5,

SEEK_END);

//移动到文件末尾前5个字符11.

c=

fgetc(fp);12.

printf("倒数第5个字符:%c\n",

c);13.

14.

fclose(fp);15.

return

0;16.}任务9实现库存数据文件管理（1）实现库存数据的文件存储功能（2）实现库存数据的文件读取功能（3）提供简单的用户界面任务实施：任务要求第1-5行：头文件包含和宏定义，其中第4行定义数据文件名，所有数据将保存到此文件。第7-50行：定义saveToFile()函数，主要功能为保存数据到文件，即将用户输入的商品数据以二进制格式保存到文件，先保存商品总数，再逐个保存每个商品的详细信息。第52-77行：定义了loadFromFile()函数，主要功能为从文件读取数据，从二进制文件中读取商品数据并显示到屏幕，读取顺序必须与保存顺序完全一致。第79-99行：为主函数部分，通过while(1)无限循环和switch()多分支结构，简单循环菜单，并支持数据保存、读取和退出。任务实施：代码说明任务9实现库存数据文件管理任务实施：代码实现

1.#include

<stdio.h>

2.#include

<stdlib.h>

3.

4.#define

FILENAME"inventory.dat"

5.#define

MAX_ITEMS3

6.

7.void

saveToFile()

{

8.

FILE*file=

fopen(FILENAME,

"wb")

;

9.if

(file==

NULL)

{

10.

printf("无法创建文件!\n");

11.

//

return;

12.

}

13.

14.

int

itemCount;

15.

printf("输入要保存的商品数量:");

16.

scanf("%d",

&itemCount);

17.

18.

if

(itemCount>

MAX_ITEMS)

{

19.

printf("数量超过最大限制!\n");

20.

fclose(file);

21.

return;

22.

}23.

24.

fwrite(&itemCount,

sizeof(int),

1,

file);

25.

int

i;

26.

for

(i=0;

i<itemCount;

i++)

27.

{

28.

int

id,

quantity;

29.

char

name[20];

30.

float

price;

31.

32.

printf("\n商品%d:\n",

i+

1);

33.

printf("输入ID:");

34.

scanf("%d",

&id);

35.

printf("输入名称:");

36.

scanf("%s",

name);

37.

printf("输入价格:");

38.

scanf("%f",

&price);

39.

printf("输入数量:");

40.

scanf("%d",

&quantity);

41.

42.

fwrite(&id,

sizeof(int),

1,

file);

43.

fwrite(name,

sizeof(char),

20,

file);

44.

fwrite(&price,

sizeof(float),

1,

file);

45.

fwrite(&quantity,

sizeof(int),

1,

file);

46.

}

47.

48.

fclose(file);

49.

printf("数据已保存到文件!\n");

50.

}

51.

52.

void

loadFromFile()

{

53.

FILE*file=

fopen(FILENAME,

"rb");

54.

if

(file==

NULL)

{

55.

printf("文件不存在或无法打开!\n");

56.

//return;

57.

}

58.

int

itemCount,i;

59.

fread(&itemCount,

sizeof(int),

1,

file);

60.

61.

printf("\n从文件读取的商品数据:\n");

62.

printf("ID\t名称\t\t价格\t数量\n");

任务9实现库存数据文件管理任务实施：代码实现

63.

printf("----------------------------------------\n");

64.

for

(i=0;

i<itemCount;