C语言学习八 — typedef&输入&输出&文件读写

typedef

C 语言提供了 typedef 关键字，您可以使用它来为类型取一个新的名字。下面的实例为单字节数字定义了一个术语 BYTE：

typedef unsigned char BYTE;

在这个类型定义之后，标识符 BYTE 可作为类型 unsigned char 的缩写，例如：

BYTE  b1, b2;

按照惯例，定义时会大写字母，以便提醒用户类型名称是一个象征性的缩写，但您也可以使用小写字母，如下：

typedef unsigned char byte;

您也可以使用 typedef 来为用户自定义的数据类型取一个新的名字。例如，您可以对结构体使用 typedef 来定义一个新的数据类型名字，然后使用这个新的数据类型来直接定义结构变量，如下：

#include 
#include 

typedef struct Books
{
  char  title[50];
  char  author[50];
  char  subject[100];
  int   book_id;
} Book;

int main( )
{
  Book book;

  strcpy( book.title, "C 教程");
  strcpy( book.author, "Runoob"); 
  strcpy( book.subject, "编程语言");
  book.book_id = 12345;

  printf( "书标题 : %s\n", book.title);
  printf( "书作者 : %s\n", book.author);
  printf( "书类目 : %s\n", book.subject);
  printf( "书 ID : %d\n", book.book_id);

  return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

书标题 : C 教程
书作者 : Runoob
书类目 : 编程语言
书 ID : 12345

typedef vs #define

#define 是 C 指令，用于为各种数据类型定义别名，与 typedef 类似，但是它们有以下几点不同：

• typedef 仅限于为类型定义符号名称，#define 不仅可以为类型定义别名，也能为数值定义别名，比如您可以定义 1 为 ONE。
• typedef 是由编译器执行解释的，#define 语句是由预编译器进行处理的。

下面是 #define 的最简单的用法：

#include 
 
#define TRUE  1
#define FALSE 0
 
int main( )
{
   printf( "TRUE 的值: %d\n", TRUE);
   printf( "FALSE 的值: %d\n", FALSE);
 
   return 0;
}

typedef 与 #define 的区别

（1）#define可以使用其他类型说明符对宏类型名进行扩展，但对 typedef 所定义的类型名却不能这样做。例如：

#define INTERGE int
unsigned INTERGE n;  //没问题
typedef int INTERGE;
unsigned INTERGE n;  //错误，不能在 INTERGE 前面添加 unsigned ,此处未懂，稍后进行详解

（2） 在连续定义几个变量的时候，typedef 能够保证定义的所有变量均为同一类型，而 #define 则无法保证。例如：

#define PTR_INT int *
PTR_INT p1, p2;        //p1、p2 类型不相同，宏展开后变为int *p1, p2;
typedef int * PTR_INT
PTR_INT p1, p2;        //p1、p2 类型相同，它们都是指向 int 类型的指针。

typedef 与 #define 比较

typdef 的一些特性与 define 的功能重合。例如：

#define BYTE unsigned char

这是预处理器用 BYTE 替换 unsigned char。

但也有 #define 没有的功能，例如：

typedef char * STRING;

编译器把 STRING 解释为一个类型的表示符，该类型指向 char。因此：

STRING name, sign;

相当于：

char * name , * sign;  

但是，如果这样假设：

#define STRING char *

然后，下面的声明：

STRING name, sign;

将被翻译成：

char * name, sign;

这导致 name 才是指针。

简而言之，#define 只是字面上的替换，由预处理器执行，#define A B 相当于打开编辑器的替换功能，把所有的 B 替换成 A。

与 #define 不同，typedef 具有以下三个特点：

• 1.typedef 给出的符号名称仅限于对类型，而不是对值。

• 2.typedef 的解释由编译器，而不是预处理器执行。并不是简单的文本替换。

• 3.虽然范围有限，但是在其受限范围内 typedef 比 #define 灵活。

用 typedef 为数组去别名：

typedef int A[6];

表示用 A 代替 int [6]。

即：A a; 等于 int a[6];

typedef 还有一个作用，就是为复杂的声明定义一个新的简单的别名。用在回调函数中特别好用：

1. 原声明：int (a[5])(int, char*);

在这里，变量名为 a，直接用一个新别名 pFun 替换 a 就可以了：

typedef int *(*pFun)(int, char*);

于是，原声明的最简化版：

pFun a[5];

2. 原声明：void (b[10]) (void ()());

这里，变量名为 b，先替换右边部分括号里的，pFunParam 为别名一：

typedef void (*pFunParam)();

再替换左边的变量 b，pFunx 为别名二：

typedef void (*pFunx)(pFunParam);

于是，原声明的最简化版：

pFunx b[10];

其实，可以这样理解:

typedef int *(*pFun)(int, char*); 

由 typedef 定义的函数 pFun，为一个新的类型，所以这个新的类型可以像 int 一样定义变量，于是，pFun a[5]; 就定义了 int (a[5])(int, char*);

所以我们可以用来定义回调函数，特别好用。

另外，也要注意，typedef 在语法上是一个存储类的关键字（如 auto、extern、mutable、static、register 等一样），虽然它并不真正影响对象的存储特性，如：

typedef static int INT2; // 不可行

编译将失败，会提示“指定了一个以上的存储类”。

输入 & 输出

当我们提到输入时，这意味着要向程序填充一些数据。输入可以是以文件的形式或从命令行中进行。C 语言提供了一系列内置的函数来读取给定的输入，并根据需要填充到程序中。

当我们提到输出时，这意味着要在屏幕上、打印机上或任意文件中显示一些数据。C 语言提供了一系列内置的函数来输出数据到计算机屏幕上和保存数据到文本文件或二进制文件中。

标准文件

C 语言把所有的设备都当作文件。所以设备（比如显示器）被处理的方式与文件相同。以下三个文件会在程序执行时自动打开，以便访问键盘和屏幕。

标准文件	文件指针	设备
标准输入	stdin	键盘
标准输出	stdout	屏幕
标准错误	stderr	您的屏幕

文件指针是访问文件的方式，本节将讲解如何从屏幕读取值以及如何把结果输出到屏幕上。

C 语言中的 I/O (输入/输出) 通常使用 printf() 和 scanf() 两个函数。

scanf() 函数用于从标准输入（键盘）读取并格式化， printf() 函数发送格式化输出到标准输出（屏幕）。

实例解析：

• 所有的 C 语言程序都需要包含 main() 函数。 代码从 main() 函数开始执行。

• printf() 用于格式化输出到屏幕。printf() 函数在 "stdio.h" 头文件中声明。

• stdio.h 是一个头文件 (标准输入输出头文件) and #include 是一个预处理命令，用来引入头文件。 当编译器遇到 printf() 函数时，如果没有找到 stdio.h 头文件，会发生编译错误。

• return 0; 语句用于表示退出程序。

  %f 格式化输出浮点型数据

void print_float(){
    float f;
    printf("Enter a float number: ");
    // %f 匹配浮点型数据
    scanf("%f",&f);
    printf("Value = %f", f);
}

getchar() & putchar() 函数

int getchar(void) 函数从屏幕读取下一个可用的字符，并把它返回为一个整数。这个函数在同一个时间内只会读取一个单一的字符。您可以在循环内使用这个方法，以便从屏幕上读取多个字符。

int putchar(int c) 函数把字符输出到屏幕上，并返回相同的字符。这个函数在同一个时间内只会输出一个单一的字符。您可以在循环内使用这个方法，以便在屏幕上输出多个字符。

请看下面的实例：

#include 
 
int main( )
{
   int c;
 
   printf( "Enter a value :");
   c = getchar( );
 
   printf( "\nYou entered: ");
   putchar( c );
   printf( "\n");
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会等待您输入一些文本，当您输入一个文本并按下回车键时，程序会继续并只会读取一个单一的字符，显示如下：

$./a.out
Enter a value :runoob

You entered: r

gets() & puts() 函数

*char *gets(char s) 函数从 stdin 读取一行到 s 所指向的缓冲区，直到一个终止符或 EOF。

int puts(const char *s) 函数把字符串 s 和一个尾随的换行符写入到 stdout。

void print_all_you_put(){
    char str[100];

    printf( "Enter a value :");
    gets( str );

    printf( "\nYou entered: ");
    puts( str );
}

Enter a value :what is your name ,my name is hanmeimei
what is your name ,my name is hanmeimei

You entered: what is your name ,my name is hanmeimei

scanf() 和 printf() 函数

int scanf(const char *format, ...) 函数从标准输入流 stdin 读取输入，并根据提供的 format 来浏览输入。

int printf(const char *format, ...) 函数把输出写入到标准输出流 stdout ，并根据提供的格式产生输出。

format 可以是一个简单的常量字符串，但是您可以分别指定 %s、%d、%c、%f 等来输出或读取字符串、整数、字符或浮点数。还有许多其他可用的格式选项，可以根据需要使用。如需了解完整的细节，可以查看这些函数的参考手册。现在让我们通过下面这个简单的实例来加深理解：

#include 
int main( ) {
 
   char str[100];
   int i;
 
   printf( "Enter a value :");
   scanf("%s %d", str, &i);
 
   printf( "\nYou entered: %s %d ", str, i);
   printf("\n");
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会等待您输入一些文本，当您输入一个文本并按下回车键时，程序会继续并读取输入。

在这里，应当指出的是，scanf() 期待输入的格式与您给出的 %s 和 %d 相同，这意味着您必须提供有效的输入，比如 "string integer"，如果您提供的是 "string string" 或 "integer integer"，它会被认为是错误的输入。另外，在读取字符串时，只要遇到一个空格，scanf() 就会停止读取，所以 "this is test" 对 scanf() 来说是三个字符串。

在输入时注意格式对应：

#include 
int main()
{
    int a;
    float x;
    char c1;
    scanf("a=%d",&a);
    scanf("x=%f",&x);
    scanf("c1=%c",&c1);
    printf("a=%d,x=%f,c1=%c",a,x,c1);
    return 0;
}

若在输入时用错空格键或者换行符，则会出现错误:

a=1 x=1.2 c1=3

上述输入只能输出 a=1 因为空格键取代了 x 的位置 输入完 x=1.2 后空格键有取代了应该输入 c1 的位置。

正确的输入应为:

a=1x=1.2c1=3

学 C 语言的时候，字符输入曾经困扰过我，例如这段代码：

int i;
char c;
scanf("%d%c", &i,&c);

这时候变量 c 中存储的往往不是你想输入的字符，而是一个空格，然后我们又会这样来写：

int i;
char c;
scanf("%d", &i);
scanf("%c", &c);

这时候，我们发现，根本没有输入字符C的机会，这是为什么？因为输入流是有缓冲区的，我们输入的字符存储在那，然后再赋值给我们的变量。我们可以这样改：

int i;
char c;
scanf("%d", &i);
while((c=getchar())==' ' || c=='\n');
c = getchar();

这个办法是一直读取，读到没有空格和换行就跳出循环，但是有一个更好的解决办法；

int i;
char c;
scanf("%d%[^' '^'\n']", &i, &c);

这是用正则表达来控制输入格式为非空格非换行。

文件读写

上一章我们讲解了 C 语言处理的标准输入和输出设备。本章我们将介绍 C 程序员如何创建、打开、关闭文本文件或二进制文件。

一个文件，无论它是文本文件还是二进制文件，都是代表了一系列的字节。C 语言不仅提供了访问顶层的函数，也提供了底层（OS）调用来处理存储设备上的文件。本章将讲解文件管理的重要调用。

打开文件

您可以使用 fopen( ) 函数来创建一个新的文件或者打开一个已有的文件，这个调用会初始化类型 FILE 的一个对象，类型 FILE 包含了所有用来控制流的必要的信息。下面是这个函数调用的原型：

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

在这里，filename 是字符串，用来命名文件，访问模式 mode 的值可以是下列值中的一个：

模式	描述
r	打开一个已有的文本文件，允许读取文件。
w	打开一个文本文件，允许写入文件。如果文件不存在，则会创建一个新文件。在这里，您的程序会从文件的开头写入内容。如果文件存在，则该会被截断为零长度，重新写入。
a	打开一个文本文件，以追加模式写入文件。如果文件不存在，则会创建一个新文件。在这里，您的程序会在已有的文件内容中追加内容。
r+	打开一个文本文件，允许读写文件。
w+	打开一个文本文件，允许读写文件。如果文件已存在，则文件会被截断为零长度，如果文件不存在，则会创建一个新文件。
a+	打开一个文本文件，允许读写文件。如果文件不存在，则会创建一个新文件。读取会从文件的开头开始，写入则只能是追加模式。

如果处理的是二进制文件，则需使用下面的访问模式来取代上面的访问模式：

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

关闭文件

为了关闭文件，请使用 fclose( ) 函数。函数的原型如下：

 int fclose( FILE *fp );

如果成功关闭文件，fclose( ) 函数返回零，如果关闭文件时发生错误，函数返回 EOF。这个函数实际上，会清空缓冲区中的数据，关闭文件，并释放用于该文件的所有内存。EOF 是一个定义在头文件 stdio.h 中的常量。

C 标准库提供了各种函数来按字符或者以固定长度字符串的形式读写文件。

写入文件

下面是把字符写入到流中的最简单的函数：

int fputc( int c, FILE *fp );

函数 fputc() 把参数 c 的字符值写入到 fp 所指向的输出流中。如果写入成功，它会返回写入的字符，如果发生错误，则会返回 EOF。您可以使用下面的函数来把一个以 null 结尾的字符串写入到流中：

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

函数 fputs() 把字符串 s 写入到 fp 所指向的输出流中。如果写入成功，它会返回一个非负值，如果发生错误，则会返回 EOF。您也可以使用 *int fprintf(FILE *fp,const char format, ...) 函数来写把一个字符串写入到文件中。尝试下面的实例：

void file_input() {
    FILE *file = NULL;
    file = fopen("C:\\Users\\Lenovo\\Desktop\\forctest.txt", "a+");//我存放测试文件的路径
    fputs("This is testing for fputs...\n", file);
    fclose(file);

}

读取文件

下面是从文件读取单个字符的最简单的函数：

int fgetc( FILE * fp );

fgetc() 函数从 fp 所指向的输入文件中读取一个字符。返回值是读取的字符，如果发生错误则返回 EOF。下面的函数允许您从流中读取一个字符串：

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

函数 fgets() 从 fp 所指向的输入流中读取 n - 1 个字符。它会把读取的字符串复制到缓冲区 buf，并在最后追加一个 null 字符来终止字符串。

如果这个函数在读取最后一个字符之前就遇到一个换行符 '\n' 或文件的末尾 EOF，则只会返回读取到的字符，包括换行符。您也可以使用 *int fscanf(FILE *fp, const char format, ...) 函数来从文件中读取字符串，但是在遇到第一个空格字符时，它会停止读取。

void file_input() {
    FILE *file = NULL;
    char buff[255];
    file = fopen("C:\\Users\\Lenovo\\Desktop\\forctest.txt", "a+");
    fprintf(file, "This is testing for fprintf...\n");

    fputs("This is testing for fputs...\n", file);

    fclose(file);
}

void file_output() {
    FILE *file = NULL;
    char buff[255];
    file = fopen("C:\\Users\\Lenovo\\Desktop\\forctest.txt", "r");
    fscanf(file, "%s", buff);
    printf("1: %s\n", buff);

    fgets(buff, 255, (FILE *) file);
    printf("2: %s\n", buff);

    fgets(buff, 255, (FILE *) file);
    printf("3: %s\n", buff);

    fclose(file);
}

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

3: This is testing for fputs...

首先，fscanf() 方法只读取了 This，因为它在后边遇到了一个空格。其次，调用 fgets() 读取剩余的部分，直到行尾。最后，调用 fgets() 完整地读取第二行。

二进制 I/O 函数

下面两个函数用于二进制输入和输出：

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);

这两个函数都是用于存储块的读写 - 通常是数组或结构体。

fseek 可以移动文件指针到指定位置读,或插入写:

int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);

fseek 设置当前读写点到 offset 处, whence 可以是 SEEK_SET,SEEK_CUR,SEEK_END 这些值决定是从文件头、当前点和文件尾计算偏移量 offset。

你可以*定义一个文件指针 FILE fp,当你打开一个文件时，文件指针指向开头，你要指到多少个字节，只要控制偏移量就好，例如, 相对当前位置往后移动一个字节：fseek(fp,1,SEEK_CUR); 中间的值就是偏移量。 如果你要往前移动一个字节，直接改为负值就可以：fseek(fp,-1,SEEK_CUR)。

执行以下实例前，确保当前目录下 test.txt 文件已创建：

void file_input() {
    FILE *file = NULL;
    char buff[255];
    file = fopen("C:\\Users\\Lenovo\\Desktop\\forctest.txt", "a+");
    fprintf(file, "This is testing for fprintf...\n");
    fseek(file, 10, SEEK_SET);
    if (fputc(65,file) == EOF) {
        printf("fputc fail");
    }
    fputs("This is testing for fputs...\n", file);

    fclose(file);
}

注意： 只有用 r+ 模式打开文件才能插入内容，w 或 w+ 模式都会清空掉原来文件的内容再来写，a 或 a+ 模式即总会在文件最尾添加内容，哪怕用 fseek() 移动了文件指针位置。

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