2024-2025-1 20241316 《计算机基础与程序设计》第十四周学习总结

作业信息

教材学习内容总结

第 13 章 文件操作

1. 文件概述
   • 文件概念：文件是存储在外部介质（如硬盘、U盘 等）上的数据集合，在 C 语言中，文件被看作是一个字符（字节）的序列，即流式文件。
   • 文件分类：分为文本文件和二进制文件。文本文件以字符的 ASCII 码形式存储，每个字符占一个字节；二进制文件则以数据在内存中的存储形式原样输出到文件，数据存储紧凑，节省空间，适合存储数值数据。
2. 文件指针
   • 定义：是一个指向 FILE 类型结构体的指针变量，用于标识和操作文件。FILE *fp;声明一个文件指针变量 fp。
   • 作用：通过文件指针，程序可以对相应的文件进行打开、读取、写入、关闭等操作。每个被使用的文件都在内存中开辟一个相应的 FILE 结构体区域，存放文件的有关信息（如文件当前读写位置、文件状态标志等），文件指针指向该结构体区域。
3. 文件的打开与关闭
   • 打开文件：使用 fopen 函数，其原型为 FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);。filename 是要打开的文件名，mode 是打开文件的方式（如 "r" 只读、"w" 只写、"a" 追加等）。若打开成功，返回一个指向该文件的文件指针；否则返回 NULL。
   • 关闭文件：调用 fclose 函数，int fclose(FILE *fp);。关闭文件能确保数据被正确写入存储设备，释放文件指针等资源。成功关闭返回 0，否则返回 EOF。
4. 文件的读写操作
   • 字符读写函数：fgetc 从文件中读取一个字符，int fgetc(FILE *fp);，返回读取的字符，若到达文件末尾或出错则返回 EOF。fputc 向文件中写入一个字符，int fputc(int c, FILE *fp);，成功写入返回写入的字符，否则返回 EOF。
   • 字符串读写函数：fgets 从文件中读取一个字符串，char *fgets(char *str, int n, FILE *fp);，str 为存放读取字符串的数组，n 为读取的最大字符数（包括字符串结束符 '\0'）。fputs 向文件中写入一个字符串，int fputs(const char *str, FILE *fp);，成功返回非负整数，失败返回 EOF。
   • 格式化读写函数：fscanf 从文件中按指定格式读取数据，int fscanf(FILE *fp, const char *format,...);，format 为格式控制字符串，与 scanf 类似，但从文件中读取数据。fprintf 按指定格式向文件中写入数据，int fprintf(FILE *fp, const char *format,...);。
   • 数据块读写函数：fread 从文件中读取数据块，size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *fp);，ptr 为存放数据的内存地址，size 为每个数据项的大小（字节数），nmemb 为数据项的个数。fwrite 向文件中写入数据块，size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *fp);。常用于读写结构体等数据块。
5. 文件的定位
   • 文件位置指针：每个文件都有一个文件位置指针，指向当前读写位置。顺序读写时，文件位置指针自动移动；随机读写时，需手动移动文件位置指针。
   • 定位函数：fseek 用于移动文件位置指针，int fseek(FILE *fp, long offset, int origin);，offset 为偏移量，origin 为起始点（SEEK_SET 文件开头、SEEK_CUR 当前位置、SEEK_END 文件末尾）。ftell 用于获取文件位置指针当前位置，long ftell(FILE *fp);，返回当前位置相对于文件开头的字节数，出错返回 -1L。rewind 用于将文件位置指针重新定位到文件开头，void rewind(FILE *fp);。

第 14 章 预处理命令

1. 预处理概述
   • 概念：C 语言预处理是在编译之前对源程序进行的处理，由预处理程序完成。预处理命令以 # 开头，如 #include、#define 等。预处理命令不是 C 语言本身的组成部分，但扩展了 C 语言的编程环境和功能。
2. 宏定义
   • 无参数宏定义：使用 #define 定义一个标识符来代表一个字符串（宏名和宏体）。例如，#define PI 3.14159，此后在程序中出现 PI 的地方，预处理器都会将其替换为 3.14159。宏定义提高了程序的可读性和可维护性，方便修改常量值。
   • 有参数宏定义：形式为 #define 宏名(参数表) 宏体，例如 #define MAX(a, b) ((a) > (b)? (a) : (b))。使用时像函数调用一样，传入参数，预处理器会将宏体中的参数替换为实际参数并展开。与函数不同，宏展开是在编译前进行文本替换，不进行参数类型检查，执行效率高，但可能导致代码膨胀。
3. 文件包含
   • 概念：使用 #include 命令将另一个源文件的内容包含到当前源文件中。有两种形式：#include <文件名> 用于包含系统头文件，预处理器会在系统指定的目录中查找该文件；#include "文件名" 用于包含用户自定义的头文件，预处理器先在当前目录中查找，若找不到再到系统指定目录查找。
   • 作用：避免重复编写相同代码，方便模块化编程。例如，将一些常用的函数声明、结构体定义等放在头文件中，其他源文件通过 #include 包含该头文件即可使用其中的内容。
4. 条件编译
   • 概念：通过条件编译命令，使程序在不同条件下编译不同的代码部分。这样可以方便地对程序进行调试、移植或针对不同环境生成不同版本的可执行文件。
   • 常见条件编译命令：
     • #ifdef：如果指定的宏已定义，则编译后续代码，直到遇到 #endif 或 #else。例如：

#ifdef DEBUG
    printf("Debugging information\n");
#endif

    - `#ifndef`：与 `#ifdef` 相反，如果指定的宏未定义，则编译后续代码。
    - `#if`：根据常量表达式的值决定是否编译后续代码。例如：

#define VERSION 2
#if VERSION == 1
    // 版本 1 的代码
#elif VERSION == 2
    // 版本 2 的代码
#else
    // 其他版本的代码
#endif