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22. 课件整理文件IO

news 2025/10/30 13:34:57

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标准IO操作总结

本文档围绕标准IO操作展开，详细介绍了字符输入输出、行输入输出以及二进制读写的相关函数、返回值、功能特点和注意事项，具体内容如下：

一、字符输入（读单个字符）

（一）相关函数

函数/宏	格式	功能说明
fgetc（函数）	`int fgetc(FILE *stream)`	从指定流`stream`中读取单个字符
getc（宏）	`int getc(FILE *stream)`	作用与fgetc类似，从指定流`stream`读取单个字符，区别在于其是宏而非函数
getchar（函数）	`int getchar(void)`	等同于`fgetc(stdin)`，从标准输入（键盘）读取单个字符

（二）返回值

成功时返回读取的字符；若到文件末尾或出错时返回EOF（值为-1）。

（三）注意事项

函数返回值为int类型而非char类型，主要目的是扩展返回值的范围，以区分正常字符和EOF。
stdin是系统定义好的FILE *类型指针，指向标准输入（即键盘输入）。
打开文件后进行读取操作时，默认从文件开头开始读，每读取一个字符，读写指针会自动后移，操作时需注意文件当前位置。
调用getchar函数时，程序会进入阻塞状态，等待用户通过键盘输入字符。

二、字符输出（写单个字符）

（一）相关函数

函数/宏	格式	功能说明
fputc（函数）	`int fputc(int c, FILE *stream)`	将字符`c`（以`int`类型传入）写入指定流`stream`
putc（宏）	`int putc(int c, FILE *stream)`	作用与fputc类似，将字符`c`写入指定流`stream`
putchar（函数）	`int putchar(int c)`	等同于`fputc(c, stdout)`，将字符`c`写入标准输出（通常为屏幕）

（二）返回值

成功时返回写入的字符；出错时返回EOF。

（三）注意事项

函数的输入参数（待写入字符）和返回值均为int类型。
若出现“Bad file descriptor”错误，大概率是文件打开模式错误，例如以只读模式打开文件却进行写操作，或以只写模式打开文件却进行读操作。

三、行输入（读取整个行）

（一）相关函数

函数	格式	功能说明
gets（已淘汰）	`char gets(char s)`	从标准输入读取一行内容到缓冲区`s`，因存在缓冲区溢出风险，已被淘汰
fgets（推荐使用）	`char fgets(char s, int size, FILE *stream)`	从指定流`stream`读取内容到缓冲区`s`

（二）返回值

成功时返回缓冲区指针s；到文件末尾或出错时返回NULL。

（三）功能特点与注意事项

读取结束条件：当遇到'\n'（换行符），或已读取size-1个字符时，函数停止读取并返回，且会在读取内容的末尾自动添加'\0'（字符串结束标志）。
对于fgets函数：
- 若输入的数据超出size限制，仅会将size-1个字符保存到缓冲区，最后添加'\0'。
- 若输入数据少于size-1个字符，读取到换行符后停止，换行符会被保留在缓冲区中，随后添加'\0'。

四、行输出（写整行）

（一）相关函数

函数	格式	功能说明
puts	`int puts(const char *s)`	将缓冲区`s`中的字符串输出到标准输出（`stdout`，通常为屏幕），并在字符串末尾自动追加`'\n'`（换行符）
fputs	`int fputs(const char s, FILE stream)`	将缓冲区`s`中的字符串输出到指定流`stream`，不会在字符串末尾追加`'\n'`

（二）返回值

成功时返回非负整数；出错时返回EOF。

五、二进制读写

（一）文本文件与二进制文件的区别

核心区别在于存储格式：文本文件仅能存储文本内容，其数据以字符编码形式存储；二进制文件可存储任意类型数据（如图片、音频、程序数据等），数据以二进制形式直接存储。

（二）计算机内码概念

文本符号在计算机内部需通过特定编码（如ASCII、UTF-8等）转换为数字（二进制形式0和1）才能存储，这种用于表示文本符号的数字编码即计算机内码。

（三）二进制读写函数

fread（读取函数）
- 格式：size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t n, FILE *fp)
- 参数说明：
  - void *ptr：指向存储读取内容的缓冲区的指针。
  - size_t size：每次读取的数据块的字节大小。
  - size_t n：计划读取的数据块的个数。
  - FILE *fp：指向待读取文件的文件指针。
fwrite（写入函数）
- 格式：size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t n, FILE *fp)
- 参数说明：
  - void *ptr：指向待写入文件的数据的缓冲区的指针。
  - size_t size：每次写入的数据块的字节大小。
  - size_t n：计划写入的数据块的个数。
  - FILE *fp：指向待写入文件的文件指针。

（四）注意事项

文件写入操作完成后，文件指针会自动指向文件末尾。若此时直接进行读取操作，将无法读取到文件内容。解决办法有两种：一是通过后续讲解的方法移动文件指针到文件头；二是关闭文件后重新打开，文件指针会重置到文件开头。

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要实现该需求，我们可以通过文件追加写入、时间格式化、信号处理来完成。以下是详细的代码实现及解释：

代码实现

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>FILE *fp = NULL;
int current_num = 0;// 信号处理函数：捕获Ctrl-C中断，确保文件关闭
void sigint_handler(int sig) {if (fp != NULL) {fclose(fp);printf("\n程序中断，文件已安全关闭\n");}exit(0);
}int main() {// 注册Ctrl-C信号处理函数signal(SIGINT, sigint_handler);// 以“追加+读写”模式打开文件（a+模式：允许读写，且写入时自动追加到末尾）fp = fopen("test.txt", "a+");if (fp == NULL) {perror("文件打开失败");exit(1);}// 将文件指针移到开头，读取已有最大序号fseek(fp, 0, SEEK_SET);char line[100];int num;while (fgets(line, sizeof(line), fp) != NULL) {if (sscanf(line, "%d,", &num) == 1) {  // 提取行首的序号if (num > current_num) {current_num = num;}}}current_num++;  // 下一个序号从已有最大值+1开始// 无限循环写入时间while (1) {// 获取并格式化当前系统时间time_t now = time(NULL);struct tm *tm_now = localtime(&now);char time_str[50];strftime(time_str, sizeof(time_str), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", tm_now);// 写入文件（带序号和时间）fprintf(fp, "%d, %s\n", current_num, time_str);fflush(fp);  // 立即刷新缓冲区，确保内容写入文件printf("已写入：%d, %s\n", current_num, time_str);current_num++;sleep(1);  // 休眠1秒}fclose(fp);  // 理论上不会执行到此处，因循环是无限的return 0;
}

代码解释

信号处理：通过signal(SIGINT, sigint_handler)注册Ctrl-C（SIGINT信号）的处理函数，确保程序中断时能关闭文件，避免数据丢失。
文件打开与序号读取：
- 以"a+"模式打开test.txt，该模式支持读写操作，且写入时自动追加到文件末尾。
- 通过fseek(fp, 0, SEEK_SET)将文件指针移到开头，逐行读取已有内容，提取最大序号，保证下次写入时序号连续递增。
时间格式化与写入：
- 用time(NULL)获取当前时间戳，localtime转换为本地时间结构，strftime格式化时间为"年-月-日时:分:秒"格式。
- 用fprintf将“序号+时间”写入文件，fflush强制刷新缓冲区，确保内容立即写入磁盘。
循环与休眠：while(1)无限循环，每次循环后sleep(1)实现1秒间隔。