（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）

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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 NULLif (!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 NULLif (!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：

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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。

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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）
└─────────────┘

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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。

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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。