C语言结构体与文件操作-优快云博客

C语言结构体

在C语言中，可以使用结构体（Struct）来存放一组不同类型的数据。结构体的定义形式为：

struct 结构体名{
    结构体所包含的变量或数组
};

结构体是一种集合，它里面包含了多个变量或数组，它们的类型可以相同，也可以不同，每个这样的变量或数组都称为结构体的成员（Member）。
结构体也是一种数据类型，它由程序员自己定义，可以包含多个其他类型的数据。

像 int、float、char 等是由C语言本身提供的数据类型，不能再进行分拆，我们称之为基本数据类型；而结构体可以包含多个基本类型的数据，也可以包含其他的结构体，我们将它称为复杂数据类型或构造数据类型。

结构体变量

既然结构体是一种数据类型，那么就可以用它来定义变量。例如：
struct stu stu1, stu2;
定义了两个变量 stu1 和 stu2，它们都是 stu 类型，都由 5 个成员组成。注意关键字struct不能少。

你也可以在定义结构体的同时定义结构体变量：
格式化复制
struct stu{
    char *name;  //姓名
    int num;  //学号
    int age;  //年龄
    char group;  //所在学习小组
    float score;  //成绩
} stu1, stu2;
将变量放在结构体定义的最后即可。

如果只需要 stu1、stu2 两个变量，后面不需要再使用结构体名定义其他变量，那么在定义时也可以不给出结构体名，如下所示：
struct{  //没有写 stu
    char *name;  //姓名
    int num;  //学号
    int age;  //年龄
    char group;  //所在学习小组
    float score;  //成绩
} stu1, stu2;
这样做书写简单，但是因为没有结构体名，后面就没法用该结构体定义新的变量。

结构体数组

所谓结构体数组，是指数组中的每个元素都是一个结构体。在实际应用中，结构体数组常被用来表示一个拥有相同数据结构的群体，比如一个班的学生、一个车间的职工等。

定义结构体数组和定义结构体变量的方式类似，请看下面的例子：

struct stu{
    char *name;  //姓名
    int num;  //学号
    int age;  //年龄
    char group;  //所在小组 
    float score;  //成绩
}class[5];

表示一个班级有5个学生。

指针也可以指向一个结构体，定义的形式一般为：
struct 结构体名 *变量名;
下面是一个定义结构体指针的实例：

struct stu{
    char *name;  //姓名
    int num;  //学号
    int age;  //年龄
    char group;  //所在小组
    float score;  //成绩
} stu1 = { "Tom", 12, 18, 'A', 136.5 };
//结构体指针
struct stu *pstu = &stu1;

也可以在定义结构体的同时定义结构体指针：

struct stu{
    char *name;  //姓名
    int num;  //学号
    int age;  //年龄
    char group;  //所在小组
    float score;  //成绩
} stu1 = { "Tom", 12, 18, 'A', 136.5 }, *pstu = &stu1;

注意，结构体变量名和数组名不同，数组名在表达式中会被转换为数组指针，而结构体变量名不会，无论在任何表达式中它表示的都是整个集合本身，要想取得结构体变量的地址，必须在前面加&，所以给 pstu 赋值只能写作：
struct stu *pstu = &stu1;
而不能写作：
struct stu *pstu = stu1;
还应该注意，结构体和结构体变量是两个不同的概念：结构体是一种数据类型，是一种创建变量的模板，编译器不会为它分配内存空间，就像 int、float、char 这些关键字本身不占用内存一样；结构体变量才包含实实在在的数据，才需要内存来存储。下面的写法是错误的，不可能去取一个结构体名的地址，也不能将它赋值给其他变量：
struct stu *pstu = &stu;
struct stu *pstu = stu;

获取结构体成员

通过结构体指针可以获取结构体成员，一般形式为：
(*pointer).memberName
或者：
pointer->memberName
第一种写法中，.的优先级高于，(*pointer)两边的括号不能少。如果去掉括号写作*pointer.memberName，那么就等效于(pointer.numberName)，这样意义就完全不对了。

第二种写法中，->是一个新的运算符，习惯称它为“箭头”，有了它，可以通过结构体指针直接取得结构体成员；这也是->在C语言中的唯一用途。

上面的两种写法是等效的，我们通常采用后面的写法，这样更加直观。

C语言枚举类型（Enum）

概念的引入

在实际编程中，有些数据的取值往往是有限的，只能是非常少量的整数，并且最好为每个值都取一个名字，以方便在后续代码中使用，比如一个星期只有七天，一年只有十二个月，一个班每周有六门课程等。

以每周七天为例，我们可以使用#define命令来给每天指定一个名字：

#include <stdio.h>

#define Mon 1
#define Tues 2
#define Wed 3
#define Thurs 4
#define Fri 5
#define Sat 6
#define Sun 7

int main(){
    int day;
    scanf("%d", &day);
    switch(day){
        case Mon: puts("Monday"); break;
        case Tues: puts("Tuesday"); break;
        case Wed: puts("Wednesday"); break;
        case Thurs: puts("Thursday"); break;
        case Fri: puts("Friday"); break;
        case Sat: puts("Saturday"); break;
        case Sun: puts("Sunday"); break;
        default: puts("Error!");
    }
    return 0;
}
运行结果：
5↙
Friday

#define命令虽然能解决问题，但也带来了不小的副作用，导致宏名过多，代码松散，看起来总有点不舒服。C语言提供了一种枚举（Enum）类型，能够列出所有可能的取值，并给它们取一个名字。

枚举类型的定义形式为：
enum typeName{ valueName1, valueName2, valueName3, ...... };

例如，列出一个星期有几天：
enum week{ Mon, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun };
可以看到，我们仅仅给出了名字，却没有给出名字对应的值，这是因为枚举值默认从 0 开始，往后逐个加 1（递增）；也就是说，week 中的 Mon、Tues …… Sun 对应的值分别为 0、1 …… 6。

C语言typedef：给类型起一个别名

为结构体类型定义别名：
typedef struct stu{
    char name[20];
    int age;
    char sex;
} STU;
STU 是 struct stu 的别名，可以用 STU 定义结构体变量：
STU body1,body2;
它等价于：
struct stu body1, body2;

C语言const：禁止修改变量的值

有时候我们希望定义这样一种变量，它的值不能被改变，在整个作用域中都保持固定。例如，用一个变量来表示班级的最大人数，或者表示缓冲区的大小。为了满足这一要求，可以使用const关键字对变量加以限定：

由于常量一旦被创建后其值就不能再改变，所以常量必须在定义的同时赋值（初始化），后面的任何赋值行为都将引发错误。

const 和指针

const 也可以和指针变量一起使用，这样可以限制指针变量本身，也可以限制指针指向的数据。const 和指针一起使用会有几种不同的顺序，如下所示：
const int *p1;
int const *p2;
int * const p3;
在最后一种情况下，指针是只读的，也就是 p3 本身的值不能被修改；在前面两种情况下，指针所指向的数据是只读的，也就是 p1、p2 本身的值可以修改（指向不同的数据），但它们指向的数据不能被修改。

总结：const 离变量名近就是用来修饰指针变量的，离变量名远就是用来修饰指针指向的数据，如果近的和远的都有，那么就同时修饰指针变量以及它指向的数据

const 和函数形参

const 通常用在函数形参中，如果形参是一个指针，为了防止在函数内部修改指针指向的数据，就可以用 const 来限制。

C语言文件操作

操作文件的正确流程为：打开文件 –> 读写文件 –> 关闭文件。文件在进行读写操作之前要先打开，使用完毕要关闭。

所谓打开文件，就是获取文件的有关信息，例如文件名、文件状态、当前读写位置等，这些信息会被保存到一个 FILE 类型的结构体变量中。关闭文件就是断开与文件之间的联系，释放结构体变量，同时禁止再对该文件进行操作。

在C语言中，文件有多种读写方式，可以一个字符一个字符地读取，也可以读取一整行，还可以读取若干个字节。文件的读写位置也非常灵活，可以从文件开头读取，也可以从中间位置读取。

文件流
我们知道，计算机所有的文件（保存在磁盘）都要载入内存才能处理，所有的数据必须写入文件（磁盘）才不会丢失。数据在文件和内存之间传递的过程叫做文件流，类似水从一个地方流动到另一个地方。数据从文件复制到内存的过程叫做输入流，从内存保存到文件的过程叫做输出流。

文件是数据源的一种，除了文件，还有数据库、网络、键盘等；数据传递到内存也就是保存到C语言的变量（例如整数、字符串、数组、缓冲区等）。我们把数据在数据源和程序（内存）之间传递的过程叫做数据流(Data Stream)。相应的，数据从数据源到程序（内存）的过程叫做输入流(Input Stream)，从程序（内存）到数据源的过程叫做输出流(Output Stream)。

输入输出（Input output，IO）是指程序（内存）与外部设备（键盘、显示器、磁盘、其他计算机等）进行交互的操作。几乎所有的程序都有输入与输出操作，如从键盘上读取数据，从本地或网络上的文件读取数据或写入数据等。通过输入和输出操作可以从外界接收信息，或者是把信息传递给外界。

我们可以说，打开文件就是打开了一个流。

C语言文件的打开与关闭

在C语言中，文件操作都是由库函数来完成的，这节介绍文件的打开和关闭。

文件的打开(fopen函数)

fopen() 函数用来打开一个文件，它的原型为：
FILE *fopen(char *filename, char *mode);
filename为文件名（包括文件路径），mode为打开方式，它们都是字符串。fopen() 会获取文件信息，包括文件名、文件状态、当前读写位置等，并将这些信息保存到一个FILE类型的结构体变量中，然后将该变量的地址返回。
FILE是在stdio.h头文件中定义的一个结构体，用来保存文件信息。
如果希望接收 fopen() 的返回值，就需要定义一个 FILE 类型的指针。例如：
FILE *fp = fopen("demo.txt", "r");
表示以“只读”方式打开当前目录下的 demo.txt 文件，并使 fp 指向该文件，这样就可以通过 fp 来操作 demo.txt 了。fp 通常被称为文件指针。又如：
FILE *fp = fopen("D:\\demo.txt","rb");
表示以二进制方式打开 D 盘下的 demo.txt 文件，允许读和写。

打开方式(mode)有多种，见下表：
这里写图片描述

几点说明

1) 文件打开方式由r、w、a、t、b、+ 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) 如果没有“b”字符，文件以文本方式打开。

3) 凡用“r”打开一个文件时，该文件必须已经存在。

4) 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别是否完成打开文件的工作，并作相应的处理。因此常用以下程序段打开文件：

if( (fp=fopen("D:\\demo.txt","rb") == NULL ){
    printf("Error on open D:\\demo.txt file!");
    getch();
    exit(1);
}

文件关闭（fclose函数）

文件一旦使用完毕，应该用fclose()函数把文件关闭，以释放相关资源，避免数据丢失。fclose() 的原型为：
int fclose(FILE *fp);
fp 为文件指针。例如：
fclose(fp);
文件正常关闭时，fclose() 的返回值为0，如果返回非零值则表示有错误发生。

字符读取函数 fgetc
fgetc() 使用举例：
格式化复制

char ch;
FILE *fp = fopen("D:\\demo.txt", "r+");
ch = fgetc(fp);

#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void){
    FILE *fp;
    char ch;

    //如果文件不存在，给出提示并退出
    if( (fp=fopen("demo.txt","rt")) == NULL ){
        printf("Cannot open file, press any key to exit!");
        getch();
        exit(1);
    }

    //每次读取一个字节，直到读取完毕
    while( (ch=fgetc(fp)) != EOF ){
        putchar(ch);
    }
    putchar('\n');  //输出换行符
    fclose(fp);
    return 0;
}

字符写入函数fputc
int fputc ( int ch, FILE *fp );

ch 为要写入的字符，fp 为文件指针。fputc() 写入成功时返回写入的字符，失败时返回EOF，返回值类型为 int 也是为了容纳这个负数。例如：
fputc('a', fp);
或者：
char ch = 'a';
fputc(ch, fp);
表示把字符 'a' 写入fp所指向的文件中。

#include<stdio.h>
int main(){
    FILE *fp;
    char ch;

    //判断文件是否成功打开
    if( (fp=fopen("D:\\demo.txt","wt+")) == NULL ){
        printf("Cannot open file, press any key to exit!\n");
        getch();
        exit(1);
    }

    printf("Input a string:\n");
    //每次从键盘读取一个字符并写入文件
    while ( (ch=getchar()) != '\n' ){
        fputc(ch,fp);
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}