实验6 文件系统.docx
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实验6文件系统
实验6文件系统
一、实验目的：
理解文件操作的基本原理，基本函数，能够正确的使用文件函数实现文件的读写等操作。
二、实验内容：
（1）实现矩阵的随机生成、存放、读取、计算、将计算结果存放到文件中。
主要分为以下步骤：
（1.1）使用动态申请内存的方法（new或者malloc）生成矩阵A和B，并使用随机数为矩阵中的元素赋值；
（1.2）把生成的矩阵A和B存放到文件matrix.txt中。
（1.3）读取存放在matrix.txt中的矩阵，将读取的矩阵内容存放到内存中的矩阵变量【二维数组】中。
（1.4）计算两个矩阵的乘积。
（1.5）将计算结果保存到result.txt中。
（2）编写一个程序，能够复制一个文件（文本文件或二进制文件）。
源文件名和目标文件名由用户输入。
注意：
文件读取或写入应该使用“rb”或“wb”二进制模式。
（3）编写一个程序，能够处理文本文件，实现文本替换的功能,类似word的替换功能。
需要查找和替换的词语通过键盘输入，或者从某个指定文件中读取。
三、实验要求：
（1）理解并掌握文件操作函数的用法
（2）自己编程，独立完成实验任务。
参考资料：
一、实验中用到的C语言文件操作函数
（1）FILE文件描述符的定义：
typedefstruct
{
int_fd; /*文件号*/
int_cleft; /*缓冲区中剩下的字节数*/
int_mode; /*文件操作模式*/
char*_nextc;/*下一个字节的位置*/
char*_buff; /*文件缓冲区位置*/
}FILE;
（2）用于读文件的文件打开形式：
FILE*fsPtr;//定义一个文件指针
constcharDiskName[]="FileSys.dat";//文件名
fsPtr=fopen（DiskName,"rb"）;
◆第一个参数指明需要打开的文件名
◆r表示读文件，b表示以二进制形式打开文件
◆如果不能打开指定的文件，fopen（）函数返回NULL；
◆若能打开文件，返回该文件的文件描述符指针，类型为FILE*型。
（3）用于写文件的文件打开形式：
fsPtr=fopen（DiskName,"wb"）;
◆若DiskName所指明的文件存在，则文件内容将清空，长度截断为0，若文件不存在，则创建，w表示写文件，b表示是以二进制形式打开文件
（4）以二进制形式向文件中写入内容
charrw_buffer[512];
fwrite（rw_buffer,512,1,fsPtr）;
◆fwrite函数的原型为:
fwrite（constvoid*ptr,size_tsize,size_tnMember,FILE*fp）
◆第一个参数ptr指向要写入内容的内存起始地址（即rw_buffer参数值），
◆第二个参数size指明要写入的数据块的大小（512表示每个数据块大小为512字节），size_t是一种通用数据类型，通常表示无符号整型。
◆第三个参数nMember指明要写入的数据块数量（联系第二个参数，参数二是每个数据块的大小）（1表示一共要写入一个数据块），所以，写入文件的总数据量为size*nMember字节。
◆第四个参数fp是要写入内容的文件指针，其类型为FILE*型。
注意，调用fwrite（）函数前，必须先用“wb”方式打开文件。
你可以将数据块与结构体做类比，例如每个学生的信息定义为一个结构体，要写入班级70名同学的信息，则写法如下：
structstudent{intnumber;intage;doublescore;};
constintstuTotalNum=70;
structstudentstuArray[stuTotalNum];
FILE*fp;
fp=fopen（“student.dat”,“wb+”）;
if（fp==NULL）{printf（“Openfilestudent.daterror.Exit.\n”）;exit
（1）;}//如果打开文件出错，则退出程序
fwrite（stuArray,sizeof（student）,stuTotalNum,fp）;
（5）以二进制形式从文件中读出内容：
◆fread（）函数，该函数原型为：
size_tfread（constvoid*ptr,size_tsize,size_tnMember,FILE*fp）;
◆作用：
从fp指向的文件中，读取nMember个数据块，每个数据块的大小为size，读取的内容写到ptr所指向的内存中。
返回值为成功读入的数据块数量。
（6）rewind（）函数
◆原型：
voidrewind（FILE*fp）
◆作用：
使文件fp的位置指针指向文件开始。
文件指针FILE*fp中，包含一个读写位置指针char*_nextc，它指向下一次文件读写的位置。
当文件刚打开或创建时，该指针指向文件的开始位置。
随着文件内容的读取或写入，该指针随之变化，始终指向下一次文件读写的位置。
如果想让文件的读写指针再次回到文件的开始位置，则需要调用rewind（）函数。
（7）文件读写指针随机移动的函数：
fseek（）
◆rewind（）函数只能把文件读写指针移动至文件的开始处，如果想根据需要移动到文件中的任意位置，那么需要fseek（）函数。
◆fseek（）函数的原型为:
intfseek（FILE*fp,longoffset,intmode）
◆第一个参数fp为文件的指针
◆第二个参数offset指明“想移动的字节数目”
◆第三个参数为mode指明“从何处开始移动”
mode的值可以为：
mode的值
含义
SEEK_SET
从文件的开始处移动
SEEK_CUR
从文件的当前位置移动
SEEK_END
从文件的末尾移动
第二个参数offset的值若为正数，则表示向前移动【注意理解：
向前移动的含义】（例如文件指针当前在第3字节，offset为10，则向前移动10个字节，若mode的值为SEEK_CUR，则文件指针移动到第13个字节；若mode的值为SEEK_SET，则文件指针移动到第10个字节；若mode的值为SEEK_END，则文件指针无法再向后移动，fseek（）函数便返回-1，表示移动超出范围而出错）；第二个参数offset的值若为负数，则表示向后移动（例如当前在第13字节，offset为10，则向后退步10个字节，若mode的值为SEEK_CUR，文件指针移动到第3个字节；若mode的值为SEEK_END，则文件指针从文件末尾向后退步10个字节。
）
（8）获取文件指针当前的位置的函数：
ftell（）
◆ftell（）函数的原型为：
size_tftell（FILE*fp）
◆返回值为文件指针当前距离文件起始处的字节数
（9）关闭文件的函数：
fclose（）
◆fclose（）函数的原型为：
fclose（FILE*fp）
二、文件的两种保存方式
=================================================================
二进制文件：
VI@
#include
intmain（）
{
intx=3098;
floaty=3.1415;
FILE*fp;
fp=fopen（"data.txt","wb"）;
if（fp==NULL）{
printf（"openfileerror.exit."）;
return-1;
}
fwrite（&x,sizeof（x）,1,fp）;
fwrite（&y,sizeof（y）,1,fp）;
fclose（fp）;
fp=fopen（"data.txt","rb"）;
if（fp==NULL）{
printf（"openfileerror.exit."）;
return-1;
}
x=0;y=0.0;
fread（&x,sizeof（x）,1,fp）;
fread（&y,sizeof（y）,1,fp）;
printf（"x=%d,y=%f\n",x,y）;
return0;
}
运行程序后，用记事本打开"data.txt"观察结果。
==================================================================
文本文件：
#include
intmain（）
{
intx=3098;
floaty=3.1415;
FILE*fp;
fp=fopen（"data.txt","w"）;
if（fp==NULL）{
printf（"openfileerror.exit."）;
return-1;
}
fprintf（fp,"%d",x）;
fprintf（fp,"%f",y）;
fclose（fp）;
fp=fopen（"data.txt","r"）;
if（fp==NULL）{
printf（"openfileerror.exit."）;
return-1;
}
x=0;y=0.0;
fscanf（fp,"%d",&x）;
fscanf（fp,"%f",&y）;
printf（"x=%d,y=%f\n",x,y）;
return0;
}
运行程序后，用记事本打开"data.txt"观察结果。
并思考二进制形式和文本形式存储同样的内容，存放方式有什么不同？
30983.141500
三、矩阵生成和存储的例子
#include
#include
#include
#include
usingnamespacestd;
constintLEN=1024;
int**aMatrix=newint*[LEN];
int**bMatrix=newint*[LEN];
int**cMatrix=newint*[LEN];
voidgen（）{
/**函数作用：
创建动态二维数组
函数的返回值：
无
*/
inti,j;
//创建动态二维数组aMatrix
for（i=0;i{
aMatrix[i]=newint[LEN];
}
//创建动态二维数组bMatrix
for（i=0;i{
bMatrix[i]=newint[LEN];
}
//创建动态二维数组cMatrix
for（i=0;i{
cMatrix[i]=newint[LEN];
}
srand（（unsignedint）time（NULL））;
for（i=0;i{
for（j=0;j{
aMatrix[i][j]=rand（）;
bMatrix[i][j]=rand（）;
}
}
}
intsave（）
{
/**函数作用：
将生成的矩阵保存到文件中
函数的返回值：
保存成功返回0，失败返回-1
*/
inti,j;
FILE*fp;
fp=fopen（"matrix.txt","w"）;
if（fp==NULL）{
printf（"openffileerror.\n"）;
return-1;
}
fprintf（fp,"%d\n",LEN）;
for（i=0;i{
for（j=0;j{
fprintf（fp,"%d",aMatrix[i][j]）;
}
}
for（i=0;i{
for（j=0;j{
fprintf（fp,"%d",bMatrix[i][j]）;
}
}
fclose（fp）;
return0;
}
intread（）
{
/**函数作用：
将文件中的矩阵读入内存的数组中
函数的返回值：
读取成功返回0，失败返回-1
*/
}
voidcal（）
{
/**函数作用：
计算内存中两个矩阵的乘积
函数的返回值：
无
*/
}
intsaveResult（）
{
/**函数作用：
将矩阵相乘的结果存放到文件“result.txt”中
函数的返回值：
保存成功返回0，失败返回-1
*/
}
intmain（）
{
intret;
gen（）;
ret=save（）;
if（ret!
=0）{
printf（"savefileerror.\n",ret）;
getchar（）;
exit
（1）;
}
getchar（）;
return0;
}
四、复制文件的关键代码
constintLEN=4096;
ret=0;
ret=fread（buf,sizeof（char）,LEN,fp1）;
while（ret!
=0）{
fwrite（buf,sizeof（char）,ret,fp2）;
ret=fread（buf,sizeof（char）,LEN,fp1）;
}
注意事项：
（1）fread函数每次最多读取LEN个字节,ret返回真正读取到的字节数，若剩余字节数少于LEN，ret的值就小于LEN。
（2）每次写入的字节数是ret的值
（3）若文件已经完全读取完毕，再次调用fread函数将返回0，即ret的值为0时，表示本次未读到任何数据，因为上次fread就已经读到了文件末尾。
五、扩展阅读
（1）fread（）函数的返回值：
fread的作用是按定长记录读取文件，返回的是记录数或者返回0，下面的这段描述更精确。
fread and fwrite returnthenumberofitemssuccessfullyreadorwritten（i.e.,notthenumberof characters）. Ifanerroroccurs,ortheend-of-fileisreached,thereturnvalueis a short item count【返回的count比预先要读取的记录数量少】orzero.
若 fread（）返回值为0，则要小心。
freaddoesnotdistinguishbetweenend-of-fileanderror,andcallersmustusefeof（）andferror（） todeterminewhichoccurred.
越过文件末尾或者出现读的错误， fread（）均会返回0.
（2）feof（）函数判断是否已经越过文件末尾，如果已经越过文件末尾，则返回非0值，否则返回0，
intfeof（FILE*stream）;
注意，如果文件长度为100个字符，则读完100个字符后，仍然没有越过文件末尾，feof（）的返回值依然是0
只有再向后读一个字符，发现无字符可读，才会设置文件结束符标志位，feof（）此时返回非0值，表示已经越过文件末尾。
所以，下面的代码是错误的，在已经读完文件中的最后一个字符后，feof（）仍然返回0，因此还会再读一次，其实已经无字符可读。
while（!
feof（fp））//代码错误
{
c=fgetc（fp）;
printf（"%X\n",c）;
}
（3）ferror（）函数
在调用各种输入输出函数（如putc.getc.fread.fwrite等）时，如果出现错误，除了函数返回值有所反映外，还可以用ferror函数检查。
它的一般调用形式为ferror（fp）；如果ferror返回值为0（假），表示未出错。
如果返回一个非零值，表示出错。
应该注意，对同一个文件每一次调用输入输出函数，均产生一个新的ferror函数值，因此，应当在调用一个输入输出函数后立即检查ferror函数的值，否则信息会丢失。
在执行fopen函数时，ferror函数的初始值自动置为0。
注意，如果读文件已经越过文件末尾，则feof（）返回非0值，但不认为是读写错误，因此ferror（）函数返回值仍然为0.
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