（C语言）超市管理系统（测试版）（指针）（数据结构）（二进制文件读写）

news2025/5/14 10:18:07

目录

前言：

源代码：

product.h

 product.c

 fileio.h

 fileio.c

 main.c

代码解析：

fileio模块（文件（二进制））

 写文件（保存）

函数功能

代码逐行解析

关键知识点

读文件（加载） 

函数功能

代码逐行解析

关键知识点

mian模块 （free释放内存）

1. 为什么需要这行代码？

内存泄漏问题

代码中的具体场景

2. free(list.Data) 的作用

释放堆内存

内存示意图

3. 何时调用 free()？

正确时机

忘记释放的后果

4. 为什么不需要释放 List 变量本身？

前言：

当前这篇博客是测试版，仅仅教大家读写二进制文件的相关知识点！

共6个文件（加上二进制文件）；

源代码：

product.h

//product.h
#pragma once //防止头文件重复定义

#define NAME_LEN 50 //商品名称最大容量

//单个商品结构体
typedef struct {
	int id;//商品编号
	char name[NAME_LEN];//商品名字
	float price;//商品单价
	int stock;//商品库存
}Product;

//商品列表表结构体
typedef struct {
	Product* Data;//指向单个商品数组的指针
	int count;//当前商品数量
}ProductList;

// 函数原型
void Init_products(ProductList* list);//初始化商品列表结构体

 product.c

//product.c
#include "product.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

void Init_products(ProductList* list) {
	list->Data = NULL;//指针置空，防止野指针
	list->count = 0;//商品数量归0
}

 fileio.h

//fileio.h
#pragma once
#include "product.h"

// 文件操作函数原型
void save_to_file(const char* filename, const ProductList* list);
void load_from_file(const char* filename, ProductList* list);

 fileio.c

//fileio.c
//引用头文件
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "product.h"

// 保存数据到文件（二进制写入）
void save_to_file(const char* filename, const ProductList* list) {
    //1.打开文件（二进制写入模式）
    FILE* fp = fopen(filename, "wb");
    // "wb"：二进制写入模式，会清空原文件内容
    // 若文件不存在则创建新文件
    if (!fp) { // fp == NULL 表示打开失败
        perror("保存失败"); // 输出错误信息（包含具体原因，如权限不足）
        exit(EXIT_FAILURE); // 终止程序，EXIT_FAILURE 表示异常退出
    }

    //2.先写入商品数量（int 类型）
    fwrite(&list->count,sizeof(int),1,fp);
    // &list->count：取商品数量的内存地址
    // sizeof(int)：每个元素的大小（4字节）
    // 1：写入1个元素
    // fp：文件指针

    //3.再写入所有商品数据（Product 结构体数组）
    fwrite(list->Data, sizeof(Product), list->count, fp);
    // list->Data：商品数组首地址
    // sizeof(Product)：每个商品占用的字节数
    // list->count：要写入的商品数量

    //4.关闭文件
    fclose(fp);
}

// 从文件加载数据（二进制读取）
void load_from_file(const char* filename, ProductList* list) {
    //1.初始化结构体（防御性编程）
    Init_products(&list);//初始化商品列表结构体

    //2.尝试打开文件（二进制读取模式）
    FILE* fp = fopen(filename, "rb");// "rb"：二进制读取模式，文件不存在时返回 NULL
    if (!fp) {//文件打开失败处理
        return; // 保持 list 的初始状态（count=0, Data=NULL）
    }

    //3.读取商品数量（int 类型）
    fread(&list->count,sizeof(int),1,fp);
    // 从文件中读取4字节到 list->count

    //4.根据数量分配内存
    list->Data = malloc(list->count * sizeof(Product));
    // 计算总字节数 = 商品数量 × 单个商品大小
    //检查是否分配成功
    if (list->Data == NULL) { // list->Data == NULL 表示失败
        printf("内存分配失败\n");
        exit(EXIT_FAILURE); // 终止程序
    }

    //5.读取所有商品数据
    fread(list->Data, sizeof(Product), list->count, fp);
    // 将文件内容直接读入 Data 数组

    //6.关闭文件
    fclose(fp);
}

 main.c

//mian.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "product.h"
#include "fileio.h"

#define FILENAME "products.dat"//宏定义文件名


// 显示主菜单（用户界面）
void display_menu() {
    printf("\n超市管理系统\n");
    printf("1. 添加商品\n");
    printf("2. 显示所有商品\n");
    printf("3. 修改商品信息\n");
    printf("4. 删除商品\n");
    printf("5. 搜索商品\n");
    printf("6. 保存并退出\n");
    printf("请选择操作：");
}

int mian() {
    //1.创建结构体并初始化
    ProductList list;//创建商品列表结构体
    Init_products(&list);//初始化

    //2.读文件
    load_from_file(FILENAME, &list);//读文件

    //3.选择模块
    int choice;//选择选项
    while (1) {
        display_menu();//显示菜单
        scanf("%d", &choice);//输入选项

        switch (choice) {
        case 1:
            //add_product(&list);
            break;
        case 2:
            //display_products(&list);
            break;
        case 6:
            save_to_file(FILENAME, &list); // 保存数据
            free(list.Data); // 释放动态内存
            printf("系统已退出\n");
            return 0; // 正确退出
        default:
            printf("无效输入\n");
        }
    }
}

代码解析：

fileio模块（文件（二进制））

 写文件（保存）

save_to_file 函数解析

函数功能

将 ProductList 中的商品数据保存到二进制文件中。

代码逐行解析
// 保存数据到文件（二进制写入）
void save_to_file(const char* filename, const ProductList* list) {
    //1.打开文件（二进制写入模式）
    FILE* fp = fopen(filename, "wb");
    // "wb"：二进制写入模式，会清空原文件内容
    // 若文件不存在则创建新文件
    if (!fp) { // fp == NULL 表示打开失败
        perror("保存失败"); // 输出错误信息（包含具体原因，如权限不足）
        exit(EXIT_FAILURE); // 终止程序，EXIT_FAILURE 表示异常退出
    }

    //2.先写入商品数量（int 类型）
    fwrite(&list->count,sizeof(int),1,fp);
    // &list->count：取商品数量的内存地址
    // sizeof(int)：每个元素的大小（4字节）
    // 1：写入1个元素
    // fp：文件指针

    //3.再写入所有商品数据（Product 结构体数组）
    fwrite(list->Data, sizeof(Product), list->count, fp);
    // list->Data：商品数组首地址
    // sizeof(Product)：每个商品占用的字节数
    // list->count：要写入的商品数量

    //4.关闭文件
    fclose(fp);
}
关键知识点

  1. 二进制文件操作

    • "wb" 模式直接写入内存数据，保持精确性（如浮点数不会丢失精度）

    • 文件内容不可直接阅读，但读写效率高

  2. 数据存储顺序
    文件结构如下：

    ┌──────────────┬───────────────────────────┐
│ 4字节整数     │ N个Product结构体          │
│ (商品数量count) │ (每个占sizeof(Product)字节) │
└──────────────┴───────────────────────────┘

  3. 错误处理

    • perror 会输出类似 保存失败: Permission denied 的详细信息

    • exit(EXIT_FAILURE) 立即终止程序，防止后续操作破坏数据

  4. const 修饰符

    • const ProductList* list 保证函数内不会修改结构体内容

读文件（加载） 

load_from_file 函数解析

函数功能

从二进制文件中加载数据到 ProductList 结构体。

代码逐行解析
// 从文件加载数据（二进制读取）
void load_from_file(const char* filename, ProductList* list) {
    //1.初始化结构体（防御性编程）
    Init_products(&list);//初始化商品列表结构体

    //2.尝试打开文件（二进制读取模式）
    FILE* fp = fopen(filename, "rb");// "rb"：二进制读取模式，文件不存在时返回 NULL
    if (!fp) {//文件打开失败处理
        return; // 保持 list 的初始状态（count=0, Data=NULL）
    }

    //3.读取商品数量（int 类型）
    fread(&list->count,sizeof(int),1,fp);
    // 从文件中读取4字节到 list->count

    //4.根据数量分配内存
    list->Data = malloc(list->count * sizeof(Product));
    // 计算总字节数 = 商品数量 × 单个商品大小
    //检查是否分配成功
    if (list->Data == NULL) { // list->Data == NULL 表示失败
        printf("内存分配失败\n");
        exit(EXIT_FAILURE); // 终止程序
    }

    //5.读取所有商品数据
    fread(list->Data, sizeof(Product), list->count, fp);
    // 将文件内容直接读入 Data 数组

    //6.关闭文件
    fclose(fp);
}
关键知识点

  1. 安全初始化

    • 进入函数后立刻初始化 list，避免残留值导致错误

  2. 文件打开模式

    • "rb" 表示二进制读取模式，文件不存在时不会创建新文件

  3. 动态内存管理

    • malloc 根据文件中的商品数量分配精确内存

    • 计算公式：数量 × sizeof(Product) 确保内存足够存放所有商品

扩展知识：二进制文件 vs 文本文件

特性二进制文件文本文件
存储方式直接存储内存数据存储字符编码
可读性不可直接阅读可用文本编辑器查看
浮点数存储精确（IEEE 754格式）可能有精度损失
结构体存储直接整体存储需要序列化/反序列化
跨平台兼容性需保证结构体内存布局一致更通用
读写效率高（无格式转换）低（需解析格式）

mian模块 （free释放内存）

在 C 语言中，动态分配的内存（通过 malloc、calloc 或 realloc 申请的内存）不会自动释放，必须由程序员手动调用 free() 函数释放。free(list.Data); 这行代码的作用是释放 ProductList 结构体中动态分配的 Data 数组内存。以下是详细解释：

1. 为什么需要这行代码？
内存泄漏问题

  • 动态内存的生命周期：通过 malloc 分配的内存会一直存在，直到程序退出或显式调用 free() 释放。

  • 若不释放：程序每次运行时分配的内存会累积，最终导致内存耗尽（称为“内存泄漏”）。

  • 示例：
    假设每次运行程序都添加 1000 个商品，但退出时不释放内存：

    • 第一次运行：占用 1000 × sizeof(Product) 字节内存（未释放）。

    • 第二次运行：再占用 1000 × sizeof(Product) 字节内存（未释放）。

    • 最终程序会因内存不足崩溃。

代码中的具体场景

  • Data 数组的内存来源：
    在 load_from_file 函数中，通过 malloc 分配内存：

    list->Data = malloc(list->count * sizeof(Product));

  • Data 的所有权：
    该内存由 ProductList 结构体管理，退出时必须归还系统。

2. free(list.Data) 的作用
释放堆内存
free(list.Data); // 释放 Data 数组占用的堆内存

  • 操作对象：list.Data 是指向动态分配的数组的指针。

  • 结果：
    操作系统回收该内存区域，程序不再能访问 Data 的内容（访问会引发未定义行为）。

内存示意图
程序内存布局：
┌─────────────┐
│  栈区       │ ← list 变量（包括 Data 指针和 count）
├─────────────┤
│  堆区       │ ← list.Data 指向的动态内存（需手动释放）
└─────────────┘
3. 何时调用 free()？
正确时机

  • 在程序不再需要 Data 数组时调用（如退出前）。

  • 在您的主函数中，当用户选择“保存并退出”（选项 6）时释放内存：

    case 6:
    save_to_file(FILENAME, &List); // 保存数据
    free(List.Data);              // 释放内存
    printf("系统已退出\n");
    return 0;
忘记释放的后果

  • 内存泄漏：程序每次运行都会“吃掉”更多内存，最终导致系统资源耗尽。

  • 性能下降：长期运行的程序（如服务器）会逐渐变慢甚至崩溃。

4. 为什么不需要释放 List 变量本身？

  • List 的内存来源：
    ProductList List; 是局部变量，在栈上分配，由系统自动管理。

  • 栈内存特性：
    函数退出时，栈内存（包括 List 变量）会自动释放，无需手动操作。

  • 重点：
    只需释放 List.Data 指向的堆内存，无需释放 List 本身。

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