文件操作 - c语言

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什么是文件

文件名

文件类型

文件缓冲区

文件指针

文件的打开和关闭

文件的顺序读写

文件的随机读写

文件结束的判定

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什么是文件

但是在程序设计中，我们一般谈的文件有两种：程序文件、数据文件

程序文件

      包括源程序文件（后缀为.c）,目标文件（windows环境后缀为.obj）,可执行程序（windows环境后缀 为.exe）。

数据文件

    文件的内容不一定是程序，而是程序运行时读写的数据，比如程序运行需要从中读取数据的文件，或者输出内容的文件。

     在以前各章所处理数据的输入输出都是以终端为对象的，即从终端的键盘输入数据，运行结果显示到显示器上。

    其实有时候我们会把信息输出到磁盘上，当需要的时候再从磁盘上把数据读取到内存中使用，这里处理的就是磁盘上文件。

文件名

一个文件要有一个唯一的文件标识，以便用户识别和引用。

文件名包含3部分：文件路径+文件名主干+文件后缀

例如： c:\code\test.txt

为了方便起见，文件标识常被称为文件名。

文件类型

根据数据的组织形式，数据文件被称为文本文件或者二进制文件。

数据在内存中以二进制的形式存储，如果不加转换的输出到外存，就是二进制文件。

如果要求在外存上以ASCII码的形式存储，则需要在存储前转换。以ASCII字符的形式存储的文件就是文本文件。

一个数据在内存中是怎么存储的呢？

字符一律以ASCII形式存储，数值型数据既可以用ASCII形式存储，也可以使用二进制形式存储。

文件缓冲区

      ANSIC 标准采用 “ 缓冲文件系统 ” 处理的数据文件的，所谓缓冲文件系统是指系统自动地在内存中为程序中每一个正在 使用的文件开辟一块“ 文件缓冲区 ” 。从内存向磁盘输出数据会先送到内存中的缓冲区，装满缓冲区后才一起送到磁盘上。如果从磁盘向计算机读入数据，则从磁盘文件中读取数据输入到内存缓冲区（充满缓冲区），然后再从缓冲区逐个地将数据送到程序数据区（程序变量等）。缓冲区的大小根据C 编译系统决定的。

文件指针

•        缓冲文件系统中，关键的概念是“文件类型指针”，简称“文件指针”。

•        每个被使用的文件都在内存中开辟了一个相应的文件信息区，用来存放文件的相关信息（如文件的名字，文件状态及 文件当前的位置等）。这些信息是保存在一个结构体变量中的。该结构体类型是有系统声明的，取名FILE.

• 例如,VS2008编译环境提供的 stdio.h 头文件中有以下的文件类型申明

struct _iobuf {
        char *_ptr;
        int   _cnt;
        char *_base;
        int   _flag;
        int   _file;
        int   _charbuf;
        int   _bufsiz;
        char *_tmpfname;
       };
typedef struct _iobuf FILE;

• 不同的C编译器的FILE类型包含的内容不完全相同，但是大同小异。

• 每当打开一个文件的时候，系统会根据文件的情况自动创建一个FILE结构的变量，并填充其中的信息，使用者不必关 心细节。

• 一般都是通过一个FILE的指针来维护这个FILE结构的变量，这样使用起来更加方便。

• 下面我们可以创建一个FILE*的指针变量:

FILE * pf ; // 文件指针变量

•        定义pf是一个指向FILE类型数据的指针变量。可以使pf指向某个文件的文件信息区（是一个结构体变量）。通过该文件信息区中的信息就能够访问该文件。也就是说，通过文件指针变量能够找到与它关联的文件

文件的打开和关闭

• 文件在读写之前应该先打开文件，在使用结束之后应该关闭文件。
• 在编写程序的时候，在打开文件的同时，都会返回一个FILE*的指针变量指向该文件，也相当于建立了指针和文件的关系。
• ANSIC 规定使用fopen函数来打开文件，fclose来关闭文件。

FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
int fclose ( FILE * stream );

例：

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");//相对路径
	//FILE* pf = fopen("D:\\2022_code\\初识C语言\\study_6_15\\text.txt", "r"); //绝对路径

	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	//读文件
	//...

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

fopen函数：

返回值

• 函数中的每一个都返回一个指向打开文件的指针。打开失败返回空指针。

字符串模式指定对文件请求的访问类型，如下所示:

“r”

打开阅读。如果文件不存在或无法找到，则fopen调用失败。

“w”

打开一个空文件进行写入。如果给定的文件存在，它的内容将被销毁。

“a”

在向文件写入新数据之前，在文件末尾(追加)打开以供写入，而不移除EOF标记;如果文件不存在，则首先创建该文件。

“r +”

打开阅读和写作。(文件必须存在。)

“w +”

为读写打开一个空文件。如果给定的文件存在，它的内容将被销毁。

“a+”

打开以供阅读和追加;附加操作包括在将新数据写入文件之前移除EOF标记，并在写入完成后恢复EOF标记;如果文件不存在，则首先创建该文件。

打开方式如下：

文件的顺序读写

 函数：

fgetc :字符输入函数

int fgetc( FILE *stream );

例：

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");

	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	//读文件 - 输入操作
	//a-z
	int ch = 0;
	while ((ch = fgetc(pf)) != EOF)
	{
		printf("%c ", ch);
	}

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

fputc:字符输出函数

int fputc( int c, FILE *stream );

例：

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");

	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	//写文件 - 输出操作
	//a-z
	int ch = 0;
	for (ch = 'a'; ch <= 'z'; ch++)
	{
		fputc(ch, pf);
	}
	
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

fgets:文本行输入函数

char *fgets( char *string, int n, FILE *stream );

例：

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	char arr[256] = { 0 };

	//读文件-读一行
	while (fgets(arr, 256, pf) != NULL)
	{
		printf("%s", arr);
	}
	
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

fputs:文本行输出函数

int fputs( const char *string, FILE *stream );

例：

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	//写文件-写一行
	fputs("abcdef\n", pf);

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

fscanf:格式化输入函数

int fscanf( FILE *stream, const char *format [, argument ]... );

例：

struct S
{
	char name[20];
	int age;
	double d;
};

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
	}

	struct S s = { 0 };

	//读文件
	fscanf(pf, "%s %d %lf", s.name, &(s.age), &(s.d));
	printf( "%s %d %lf\n", s.name, s.age, s.d);
	//fprintf(stdout,"%s %d %lf\n", s.name, s.age, s.d);

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

fprintf:格式化输出函数

int fprintf( FILE *stream, const char *format [, argument ]...);

例：

struct S
{
	char name[20];
	int age;
	double d;
};

int main()
{
	struct S s = { "xiaoming",20,95.5 };

	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
	}

	//写文件
	fprintf(pf, "%s %d %lf", s.name, s.age, s.d);

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

fread:二进制输入

size_t fread( void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream );

例：

struct S
{
	char name[20];
	int age;
	double d;
};

int main()
{
	struct S s = { 0 };

	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "rb");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	//读文件 - 二进制的方式
	fread(&s, sizeof(struct S), 1, pf);

	printf("%s %d %lf\n", s.name, s.age, s.d);

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

fwrite二进制输出

size_t fwrite( const void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream );

例：

struct S
{
	char name[20];
	int age;
	double d;
};

int main()
{
	struct S s = { "xiaoming",20,95.5 };

	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	//写文件 - 二进制的方式
	fwrite(&s, sizeof(struct S), 1, pf);

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

总结：

对比一组函数：

• scanf：针对标准输入流的格式化的输入函数 
• printf：针对标准输出流的格式化的输出函数

• fscanf：针对所有输入流的格式化的输入函数

• fprintf：针对所有输出流的格式化的输出函数

• sscanf：把一个字符串转换成格式化的数据
• sprintf：把一个格式化的数据转化成字符串

例：

文件的随机读写

函数

fseek： 根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针

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

注：

函数说明：

例：

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>

int main()
{
	//打开文件  
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");//abcdef
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch); //a

	fseek(pf, 1, SEEK_SET);//开始位置

	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//b

	fseek(pf, 1, SEEK_CUR);//当前位置

	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//d

	fseek(pf, -1, SEEK_END);//结束位置

	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//f

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

ftell ： 返回文件指针相对于起始位置的偏移量

long int ftell ( FILE * stream );

例：

#include<stdio.h>

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	//读/写 abcde
	fputc('a', pf);
	fputc('b', pf);
	fputc('c', pf);
	fputc('d', pf);
	fputc('e', pf);

	fseek(pf, -3, SEEK_CUR); //abcde
	fputc('w', pf); //abwde

	long pos = ftell(pf);
	printf("%ld\n", pos); //输出 3

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf == NULL;

	return 0;
}

rewind ： 让文件指针的位置回到文件的起始位置

void rewind ( FILE * stream );

例：

#include<stdio.h>

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	//读/写 abcde
	fputc('a', pf);
	fputc('b', pf);
	fputc('c', pf);
	fputc('d', pf);
	fputc('e', pf);

	fseek(pf, -3, SEEK_CUR);//abcde
	fputc('w', pf);//abwde

	long pos = ftell(pf);
	printf("%ld\n", pos); //输出 3

	rewind(pf);

    pos = ftell(pf);
	printf("%ld\n", pos); //输出 0


	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf == NULL;

	return 0;
}

文件结束判定

被错误使用的 feof

注：在文件读取过程中，不能用 feof 函数的返回值直接用来判断文件的是否结束。

而是 应用于当文件读取结束的时候，判断是读取失败结束，还是遇到文件尾结束 。

1. 文本文件读取是否结束，判断返回值是否为 EOF （fgetc），或者NULL（fgets）

例如：

fgetc 判断是否为 EOF.

fgets 判断返回值是否为 NULL.

2. 二进制文件的读取结束判断，判断返回值是否小于实际要读的个数。

例如：

fread 判断返回值是否小于实际要读的个数。

例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
	int c; // 注意：int，非char，要求处理EOF

	FILE* fp = fopen("test.txt", "r");
	if (!fp) 
	{
		perror("File opening failed");
		return EXIT_FAILURE;
	}
	//fgetc 当读取失败的时候或者遇到文件结束的时候，都会返回EOF

	while ((c = fgetc(fp)) != EOF) // 标准C I/O读取文件循环
	{
		putchar(c);
	}//跳出循环，文件读取就已经结束了

	//判断是什么原因结束的
	if (ferror(fp))//判断是否遇到错误结束
	{
		puts("I/O error when reading");
	}
	else if (feof(fp))//判断是否遇到末尾结束
	{
		puts("End of file reached successfully");
	}

	fclose(fp);
	fp = NULL;

	return 0;
}

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注：概念性内容版权来自于比特科技。