C語言筆記 10_文件讀寫&預處理器

文件讀寫

上一章咱們講解了 C 語言處理的標準輸入和輸出設備。本章咱們將介紹 C 程序員如何建立、打開、關閉文本文件或二進制文件。

一個文件，不管它是文本文件仍是二進制文件，都是表明了一系列的字節。C 語言不只提供了訪問頂層的函數，也提供了底層（OS）調用來處理存儲設備上的文件。本章將講解文件管理的重要調用。

打開文件

您可使用 fopen( ) 函數來建立一個新的文件或者打開一個已有的文件，這個調用會初始化類型 FILE 的一個對象，類型 FILE 包含了全部用來控制流的必要的信息。下面是這個函數調用的原型：

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

在這裏，filename 是字符串，用來命名文件，訪問模式 mode 的值能夠是下列值中的一個：

模式	描述
r	打開一個已有的文本文件，容許讀取文件。
w	打開一個文本文件，容許寫入文件。若是文件不存在，則會建立一個新文件。在這裏，您的程序會從文件的開頭寫入內容。若是文件存在，則該會被截斷爲零長度，從新寫入。
a	打開一個文本文件，以追加模式寫入文件。若是文件不存在，則會建立一個新文件。在這裏，您的程序會在已有的文件內容中追加內容。
r+	打開一個文本文件，容許讀寫文件。
w+	打開一個文本文件，容許讀寫文件。若是文件已存在，則文件會被截斷爲零長度，若是文件不存在，則會建立一個新文件。
a+	打開一個文本文件，容許讀寫文件。若是文件不存在，則會建立一個新文件。讀取會從文件的開頭開始，寫入則只能是追加模式。

若是處理的是二進制文件，則需使用下面的訪問模式來取代上面的訪問模式：

"rb", "wb", "ab", "rb+", "r+b", "wb+", "w+b", "ab+", "a+b"

關閉文件

爲了關閉文件，請使用 fclose( ) 函數。函數的原型以下：

int fclose( FILE *fp );

若是成功關閉文件，fclose( ) 函數返回零，若是關閉文件時發生錯誤，函數返回 EOF。這個函數實際上，會清空緩衝區中的數據，關閉文件，並釋放用於該文件的全部內存。EOF 是一個定義在頭文件 stdio.h 中的常量。

C 標準庫提供了各類函數來按字符或者以固定長度字符串的形式讀寫文件。

寫入文件

下面是把字符寫入到流中的最簡單的函數：

int fputc( int c, FILE *fp );

函數 fputc() 把參數 c 的字符值寫入到 fp 所指向的輸出流中。若是寫入成功，它會返回寫入的字符，若是發生錯誤，則會返回 EOF。您可使用下面的函數來把一個以 null 結尾的字符串寫入到流中：

int fputs( const char *s, FILE *fp );

函數 fputs() 把字符串 s 寫入到 fp 所指向的輸出流中。若是寫入成功，它會返回一個非負值，若是發生錯誤，則會返回 EOF。您也可使用

int fprintf(FILE *fp,const char *format, …)

函數來把一個字符串寫入到文件中。嘗試下面的實例：

注意：請確保您有可用的 tmp 目錄，若是不存在該目錄，則須要在您的計算機上先建立該目錄。

/tmp 通常是 Linux 系統上的臨時目錄，若是你在 Windows 系統上運行，則須要修改成本地環境中已存在的目錄，例如: C:\tmp、D:\tmp等。

#include <stdio.h>
 
int main()
{
   FILE *fp = NULL;
 
   fp = fopen("/tmp/test.txt", "w+");
   fprintf(fp, "This is testing for fprintf...\n");
   fputs("This is testing for fputs...\n", fp);
   fclose(fp);
}

當上面的代碼被編譯和執行時，它會在 /tmp 目錄中建立一個新的文件 test.txt，並使用兩個不一樣的函數寫入兩行。接下來讓咱們來讀取這個文件。

讀取文件

下面是從文件讀取單個字符的最簡單的函數：

int fgetc( FILE * fp );

fgetc() 函數從 fp 所指向的輸入文件中讀取一個字符。返回值是讀取的字符，若是發生錯誤則返回 EOF。

下面的函數容許您從流中讀取一個字符串：

char *fgets( char *buf, int n, FILE *fp );

函數 fgets() 從 fp 所指向的輸入流中讀取 n - 1 個字符。它會把讀取的字符串複製到緩衝區 buf，並在最後追加一個 null 字符來終止字符串。若是這個函數在讀取最後一個字符以前就遇到一個換行符 '\n' 或文件的末尾 EOF，則只會返回讀取到的字符，包括換行符。

您也可使用：

int fscanf(FILE *fp, const char *format, ...)

fscanf函數從文件中讀取字符串，可是在遇到第一個空格和換行符時，它會中止讀取。

#include <stdio.h>
 
int main()
{
   FILE *fp = NULL;
   char buff[255];
 
   fp = fopen("/tmp/test.txt", "r");
   fscanf(fp, "%s", buff);
   printf("1: %s\n", buff );
 
   fgets(buff, 255, (FILE*)fp);
   printf("2: %s\n", buff );
   
   fgets(buff, 255, (FILE*)fp);
   printf("3: %s\n", buff );
   fclose(fp);
 
}

當上面的代碼被編譯和執行時，它會讀取上一部分建立的文件，產生下列結果：

1: This
2: is testing for fprintf...

3: This is testing for fputs...

首先，fscanf() 方法只讀取了 This，由於它在後邊遇到了一個空格。其次，調用 fgets() 讀取剩餘的部分，直到行尾。最後，調用 fgets() 完整地讀取第二行。

之因此會從上一次讀取的位置繼續讀，是由於它會有一個指針指向上一次讀取到那個位置，下一次再讀取的時候直接從這個指針的位置開始，但前提是你沒有在中途調用fclose函數來關閉文件。

二進制 I/O 函數

下面兩個函數用於二進制輸入和輸出：

size_t fread(void *ptr, size_t size_of_elements, 
             size_t number_of_elements, FILE *a_file);
              
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size_of_elements, 
             size_t number_of_elements, FILE *a_file);

這兩個函數都是用於存儲塊的讀寫 - 一般是數組或結構體。

預處理器

C 預處理器不是編譯器的組成部分，可是它是編譯過程當中一個單獨的步驟。簡言之，C 預處理器只不過是一個文本替換工具而已，它們會指示編譯器在實際編譯以前完成所需的預處理。咱們將把 C 預處理器（C Preprocessor）簡寫爲 CPP。

全部的預處理器命令都是以井號（#）開頭。它必須是第一個非空字符，爲了加強可讀性，預處理器指令應從第一列開始。下面列出了全部重要的預處理器指令：

指令	描述
#define	定義宏
#include	包含一個源代碼文件
#undef	取消已定義的宏
#ifdef	若是宏已經定義，則返回真
#ifndef	若是宏沒有定義，則返回真
#if	若是給定條件爲真，則編譯下面代碼
#else	#if 的替代方案
#elif	若是前面的 #if 給定條件不爲真，當前條件爲真，則編譯下面代碼
#endif	結束一個 #if……#else 條件編譯塊
#error	當遇到標準錯誤時，輸出錯誤消息
#pragma	使用標準化方法，向編譯器發佈特殊的命令到編譯器中

預處理器實例

分析下面的實例來理解不一樣的指令。

#define MAX_ARRAY_LENGTH 20

這個指令告訴 CPP 把全部的 MAX_ARRAY_LENGTH 替換爲 20。使用 #define 定義常量來加強可讀性。

#include <stdio.h>
#include "myheader.h"

第一行指令告訴 CPP 從系統庫中獲取 stdio.h，並添加文本到當前的源文件中。

第二行告訴 CPP 從本地目錄中獲取 myheader.h，並添加內容到當前的源文件中。

#undef  FILE_SIZE
#define FILE_SIZE 42

這個指令告訴 CPP 取消已定義的 FILE_SIZE，並定義它爲 42。

#ifndef MESSAGE
   #define MESSAGE "You wish!"
#endif

這個指令告訴 CPP 只有當 MESSAGE 未定義時，才定義 MESSAGE。

#ifdef DEBUG
   /* Your debugging statements here */
#endif

這個指令告訴 CPP 若是定義了 DEBUG，則執行處理語句。在編譯時，若是您向 gcc 編譯器傳遞了 -DDEBUG 開關量，這個指令就很是有用。它定義了 DEBUG，您能夠在編譯期間隨時開啓或關閉調試。

預約義宏

ANSI C 定義了許多宏。在編程中您可使用這些宏，可是不能直接修改這些預約義的宏。

宏	描述
__DATE__	當前日期，一個以 "MMM DD YYYY" 格式表示的字符常量。
__TIME__	當前時間，一個以 "HH:MM:SS" 格式表示的字符常量。
__FILE__	這會包含當前文件名，一個字符串常量。
__LINE__	這會包含當前行號，一個十進制常量。
__STDC__	當編譯器以 ANSI 標準編譯時，則定義爲 1。

讓咱們來嘗試下面的實例：

#include <stdio.h>

main()
{
   printf("File :%s\n", __FILE__ );
   printf("Date :%s\n", __DATE__ );
   printf("Time :%s\n", __TIME__ );
   printf("Line :%d\n", __LINE__ );
   printf("ANSI :%d\n", __STDC__ );

}

當上面的代碼（在文件 test.c 中）被編譯和執行時，它會產生下列結果：

File :test.c
Date :Dec 12 2019
Time :16:34:13
Line :8
ANSI :1

預處理器運算符

C 預處理器提供了下列的運算符來幫助您建立宏：

宏延續運算符（）

一個宏一般寫在一個單行上。可是若是宏太長，一個單行容納不下，則使用宏延續運算符（）。例如：

#define  message_for(a, b)  \
    printf(#a " and " #b ": We love you!\n")

字符串常量化運算符（#）

在宏定義中，當須要把一個宏的參數轉換爲字符串常量時，則使用字符串常量化運算符（#）。在宏中使用的該運算符有一個特定的參數或參數列表。例如：

#include <stdio.h>

#define  message_for(a, b)  \
    printf(#a " and " #b ": We love you!\n")

int main(void)
{
   message_for(Carole, Debra);
   return 0;
}

當上面的代碼被編譯和執行時，它會產生下列結果：

Carole and Debra: We love you!

標記粘貼運算符（##）

宏定義內的標記粘貼運算符（##）會合並兩個參數。它容許在宏定義中兩個獨立的標記被合併爲一個標記。例如：

#include <stdio.h>

#define tokenpaster(n) printf ("token" #n " = %d", token##n)

int main(void)
{
   int token34 = 40;
   
   tokenpaster(34);
   return 0;
}

當上面的代碼被編譯和執行時，它會產生下列結果：

token34 = 40

這是怎麼發生的，由於這個實例會從編譯器產生下列的實際輸出：

printf ("token34 = %d", token34);

這個實例演示了 token##n 會鏈接到 token34 中，在這裏，咱們使用了字符串常量化運算符（#）和標記粘貼運算符（##）。

defined() 運算符

預處理器 defined 運算符是用在常量表達式中的，用來肯定一個標識符是否已經使用 #define 定義過。若是指定的標識符已定義，則值爲真（非零）。若是指定的標識符未定義，則值爲假（零）。下面的實例演示了 defined() 運算符的用法：

#include <stdio.h>

#if !defined (MESSAGE)
   #define MESSAGE "You wish!"
#endif

int main(void)
{
   printf("Here is the message: %s\n", MESSAGE);  
   return 0;
}

當上面的代碼被編譯和執行時，它會產生下列結果：

Here is the message: You wish!

參數化的宏

CPP 一個強大的功能是可使用參數化的宏來模擬函數。例如，下面的代碼是計算一個數的平方：

int square(int x) {
   return x * x;
}

咱們可使用宏重寫上面的代碼，以下：

#define square(x) ((x) * (x))

在使用帶有參數的宏以前，必須使用 #define 指令定義。參數列表是括在圓括號內，且必須緊跟在宏名稱的後邊。宏名稱和左圓括號之間不容許有空格。例如：

#include <stdio.h>

#define MAX(x,y) ((x) > (y) ? (x) : (y))

int main(void)
{
   printf("Max between 20 and 10 is %d\n", MAX(10, 20));  
   return 0;
}

當上面的代碼被編譯和執行時，它會產生下列結果：

Max between 20 and 10 is 20

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參考自：https://www.runoob.com/cprogramming/c-tutorial.html