4-5 文件读写：能保存数据

4-5 文件读写：能保存数据

⏱ 本节预计用时：40分钟

本节意义：让你的软件能保存数据！所有软件必用！

本节目标：理解为什么要文件读写；学会fopen/fprintf/fscanf/fclose四个函数，给学生管理系统加上保存/加载功能。

1 怎么让程序关了数据还在

简单说：你现在所有学生都存在内存里。程序退出，操作系统就把这块内存收回给别的程序用了——下次启动，是一块全新的空内存。

要让数据"关了也在"，就得把它存在磁盘上。即便程序退出了，数据依然躺在那里。

存在磁盘上的数据就是"文件"，本质上就是磁盘上一串二进制数。

你想把学生存进去，就得把学生信息一个个按顺序"写"入文件；想读出来，就一个个按顺序从文件中"读"出。

C 标准库已经帮你把读写文件的脏活累活全干了，我们只用记这几个简单函数：

其实你已经会用了，这个和printf/scanf很像，只是换了个前缀，加了个文件指针而已。

2 加入新模块：fileio

开始动手改。新建一个文件夹放文件读写的代码：

code/4-5-学生成绩管理系统-存档版/ ├── model/ ├── view/ ├── controller/ ├── util/ ├── fileio/ ← 新建，专门管存盘读盘 └── main.c

3.1 写头文件：声明两个函数

新建fileio/fileio.h：

#ifndefFILEIO_H#defineFILEIO_H#include"../model/student.h"/* 把整个系统存到文件 students.dat */voidsave_system(StudentSystem*sys,constchar*filename);/* 从文件 students.dat 加载整个系统，成功返回 1，失败返回 0 */intload_system(StudentSystem*sys,constchar*filename);#endif

我们这里还是固定容量数组（10 人）——容量墙留到下一节收拾，现在先把存盘搞定。

3.2 实现：打开 → 写 → 关闭

新建fileio/fileio.c：

#include<stdio.h>#include"../model/student.h"#include"fileio.h"voidsave_system(StudentSystem*sys,constchar*filename){/* 1. 开门："w" = 写模式，会覆盖原有内容 */FILE*fp=fopen(filename,"w");if(!fp){/* 打开失败（比如目录不存在）直接返回，这句话是必须的，磁盘满了、权限不对都会打不开，打不开就不能往里写了 */return;}/* 2. 先写学生总数，再一个学生一个学生写 */fprintf(fp,"%d\n",sys->count);for(inti=0;i<sys->count;i++){Student*s=&sys->students[i];/* 每个学生占一行：id 姓名 语数英 → 空格分隔，换行结尾 */fprintf(fp,"%d %s %.1f %.1f %.1f\n",s->id,s->name,s->scores[0],s->scores[1],s->scores[2]);}/* 3. 锁门 */fclose(fp);}

我们这里"先写 count，再每行一个学生"，读的时候也得按这个顺序来。

3.3 读文件：打开 → 读 → 关闭

还是同一个顺序，只是模式改成"r"（读），用fscanf代替fprintf：

intload_system(StudentSystem*sys,constchar*filename){FILE*fp=fopen(filename,"r");if(!fp){/* 文件不存在（第一次启动）直接返回失败 */return0;}/* 先读学生总数 */fscanf(fp,"%d",&sys->count);/* 再一个个读学生 */for(inti=0;i<sys->count;i++){Student*s=&sys->students[i];fscanf(fp,"%d %s %f %f %f",&s->id,s->name,&s->scores[0],&s->scores[1],&s->scores[2]);/* 读到了，重新算总分平均分 */calculate_student_total(s);}fclose(fp);return1;/* 成功 */}

读到 id、name、三个成绩，和我们写的时候格式完全一致。注意name直接写s->name，不用加&——因为数组名本身就是地址。

读完每个学生，我们调用calculate_student_total重新算总分平均分——总分平均分是算出来的，不用存，磁盘只存原始数据就行。

4 修改 main.c：启动加载，退出保存

就改三处：

#include"fileio/fileio.h"// 1.加入头文件引用intmain(void){StudentSystem sys={0};intchoice;/* 2.程序启动第一件事：从文件读进来 */if(load_system(&sys,"students.dat")){printf("已加载上次保存的 %d 名学生。\n",sys.count);}while(1){/* ... 菜单循环不变 ... */switch(choice){/* ... 各个 case 不变 ... */case7:/* 3.退出前：存盘 */save_system(&sys,"students.dat");printf("数据已保存，感谢使用，再见！\n");return0;default:printf("× 无效输入，请输入 1-7！\n");}}}

完整 main.c：

/* main.c —— 指挥：启动加载，退出保存 */#include<stdio.h>#include"model/student.h"#include"view/view.h"#include"util/input.h"#include"controller/controller.h"#include"fileio/fileio.h"intmain(void){StudentSystem sys={0};intchoice;/* 程序启动第一件事：从文件读进来 */if(load_system(&sys,"students.dat")){printf("\n 已加载上次保存的 %d 名学生。\n",sys.count);}while(1){printf("\n========== 学生成绩管理系统 ==========\n");printf(" 1. 查看所有学生\n");printf(" 2. 添加学生\n");printf(" 3. 删除学生\n");printf(" 4. 修改成绩\n");printf(" 5. 查询学生\n");printf(" 6. 统计信息\n");printf(" 7. 退出\n");printf("请选择操作（1-7）：");choice=read_int(1,7);switch(choice){case1:view_show_all(&sys);break;case2:flow_add_student(&sys);break;case3:flow_delete_student(&sys);break;case4:flow_update_score(&sys);break;case5:flow_find_student(&sys);break;case6:view_show_statistics(&sys);break;case7:save_system(&sys,"students.dat");printf("数据已保存，感谢使用，再见！\n");return0;default:printf("× 无效输入，请输入 1-7！\n");}}}

5 运行验收

编译，命令多了一个fileio/fileio.c：

gcc main.c model/student.c view/view.c controller/controller.c util/input.c fileio/fileio.c -o student_mgr.exe ./student_mgr.exe

开始运行验收，跟我走一遍流程：

1.启动，添加 3 名学生，查看一下都在，退出，程序说数据已保存。

2.再启动，程序说"已加载上次保存的 3 名学生"，查看一下，果然还在。

恭喜你！现在你的系统不会丢数据了。

去程序目录下找students.dat，用文本编辑器打开，它长这样：

3 1001 张三 85.0 92.0 78.0 1002 李四 76.0 88.0 91.0 1003 王五 90.0 82.5 77.5

一目了然，就是我们之前设置的格式：第一行总数，之后一行一个学生，空格分开。

按ctrl+c退出程序（如果你还开着的话），将students.dat手动修改成这样：

4 1001 张三 85.0 92.0 78.0 1002 李四 76.0 88.0 91.0 1003 王五 90.0 82.5 77.5 1004 赵六 12.0 14.0 2.0

打开，查看：

7 完善代码，防止数组溢出

现在我们容量写死 10。加载时如果文件里学生超过 10 人，你觉得程序会怎么样？

现在我们代码是这么读的：

fscanf(fp,"%d",&sys->count);for(inti=0;i<sys->count;i++){/* ... 读进 sys->students[i] ... */}

如果文件里count是 15，sys->students只有 10 个位置——循环会读到第 11 个，写到数组外面去——这就是数组越界，结果 undefined（程序可能崩、可能乱码、可能什么事都没有但数据错了）。

现在先加个简单防护：

intload_system(StudentSystem*sys,constchar*filename){FILE*fp=fopen(filename,"r");if(!fp)return0;intcount;fscanf(fp,"%d",&count);if(count>MAX_CAPACITY){printf("警告：文件中有 %d 个学生，当前版本最多装 %d 个，只装前 %d 个。\n",count,MAX_CAPACITY,MAX_CAPACITY);count=MAX_CAPACITY;}sys->count=count;for(inti=0;i<sys->count;i++){/* ... 读 ... */}/* ... */}

加入后运行情况：

这样至少不崩，用户也知道怎么回事。下一节我们解决字符串的问题；下下节，我们再学会怎么让数组自己长大，到时候我们将彻底解决数组溢出的问题。

8 总结

1. 文件 = 磁盘上的一串二进制数，程序关闭后，内存清空，磁盘不清。所以我们存成文件的形式，数据就不会丢掉。
2. 四个函数：fopen打开 →fprintf/fscanf读写 →fclose关闭。格式要读写一致，这样就不会出错。
3. 架构自然的拓展：新加一个fileio/功能，model/view/controller 一个都不用改，这就是分层的好处。