文件的相关概念
我们为什么使用文件?
如果没有⽂件,我们写的程序的数据是存储在电脑的内存中,如果程序退出,内存回收,数据就丢失 了,等再次运⾏程序,是看不到上次程序的数据的,如果要将数据进⾏持久化的保存,我们可以使⽤⽂件。
什么是文件?
磁盘(硬盘)上的⽂件是⽂件。
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(从⽂件功能的⻆度来分类 的)。
文件包含
程序文件:
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。
下面我们将重点了解数据文件。
文件名:
⼀个⽂件要有⼀个唯⼀的⽂件标识,以便⽤⼾识别和引⽤。
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 为了⽅便起⻅,⽂件标识常被称为⽂件名。
二进制文件与文本文件
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的⽂件中,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。 ⼀个数据在⽂件中是怎么存储的呢? 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。
如有整数10000,如果以ASCII码的形式输出到磁盘,则磁盘中占⽤5个字节(每个字符⼀个字节),⽽⼆进制形式输出,则在磁盘上只占4个字节。
下面来看一个代码:
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 10000;
FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
fwrite(&a, 4, 1, pf);//⼆进制的形式写到⽂件中
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
在VS上打开二进制文件的方法:
文件的打开与关闭
流与标准流
流:
首先来了解一个抽象的概念:流。
我们程序的数据需要输出到各种外部设备,也需要从外部设备获取数据,不同的外部设备的输⼊输出 操作各不相同,为了⽅便程序员对各种设备进⾏⽅便的操作,我们抽象出了流的概念,我们可以把流想象成 流淌着字符的河。
C程序针对⽂件、画⾯、键盘等的数据输⼊输出操作都是通过流操作的。⼀般情况下,我们要想向流⾥写数据,或者从流中读取数据,都是要打开流,然后操作。
标准流:
那为什么我们从键盘输⼊数据,向屏幕上输出数据,并没有打开流呢?
那是因为C语⾔程序在启动的时候,默认打开了3个流:
• stdin-标准输⼊流,在⼤多数的环境中从键盘输⼊,scanf函数就是从标准输⼊流中读取数据。
• stdout-标准输出流,⼤多数的环境中输出⾄显⽰器界⾯,printf函数就是将信息输出到标准输出 流中。
• stderr-标准错误流,⼤多数环境中输出到显⽰器界⾯。
这是默认打开了这三个流,我们使⽤scanf、printf等函数就可以直接进⾏输⼊输出操作的。 stdin、stdout、stderr三个流的类型是: FILE * ,通常称为⽂件指针。C语⾔中,就是通过 FILE* 的⽂件指针来维护流的各种操作的。
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。该结构体类型是由系 统声明的,取名FILE.
例如,VS2013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*类型的指针变量:
FILE*pf;
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间接找到与它关联的⽂件。
比如:
文件的打开与关闭
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。
//打开⽂件
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
//关闭⽂件
int fclose ( FILE * stream );
mode表⽰⽂件的打开模式,下⾯都是⽂件的打开模式:
实例代码:
/* fopen fclose example */
#include <stdio.h>
int main ()
{
FILE * pFile;
//打开⽂件
pFile = fopen ("myfile.txt","w");
//⽂件操作
if (pFile!=NULL)
{
fputs ("fopen example",pFile);
//关闭⽂件
fclose (pFile);
}
return 0;
}
文件的顺序读写
顺序读写函数介绍
上⾯说的适⽤于所有输⼊流⼀般指适⽤于标准输⼊流和其他输⼊流(如⽂件输⼊流);
所有输出流⼀ 般指适⽤于标准输出流和其他输出流(如⽂件输出流)。
对比一组函数
文件的随机读写
fseek函数
根据⽂件指针的位置和偏移量来定位⽂件指针(⽂件内容的光标)。
例子:
/* fseek example */
#include <stdio.h>
int main ()
{
FILE * pFile;
pFile = fopen ( "example.txt" , "wb" );
fputs ( "This is an apple." , pFile );
fseek ( pFile , 9 , SEEK_SET );
fputs ( " sam" , pFile );
fclose ( pFile );
return 0;
}
ftell函数
返回⽂件指针相对于起始位置的偏移量。
例子:
/* ftell example : getting size of a file */
#include <stdio.h>
int main ()
{
FILE * pFile;
long size;
pFile = fopen ("myfile.txt","rb");
if (pFile==NULL)
perror ("Error opening file");
else
{
fseek (pFile, 0, SEEK_END); // non-portable
size=ftell (pFile);
fclose (pFile);
printf ("Size of myfile.txt: %ld bytes.\n",size);
}
return 0;
}
rewind函数
让⽂件指针的位置回到⽂件的起始位置。
例子:
/* rewind example */
#include <stdio.h>
int main ()
{
int n;
FILE * pFile;
char buffer [27];
pFile = fopen ("myfile.txt","w+");
for ( n='A' ; n<='Z' ; n++)
fputc ( n, pFile);
rewind (pFile);
fread (buffer,1,26,pFile);
fclose (pFile);
buffer[26]='\0';
printf(buffer);
return 0;
}
文件读取结束的判定
被错误使用的feof函数
牢记:在⽂件读取过程中,不能⽤feof函数的返回值直接来判断⽂件的是否结束。
feof 的作⽤是:当⽂件读取结束的时候,判断是读取结束的原因是否是: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 。
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。
文本文件的例子:
#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);
}
//判断是什么原因结束的
if (ferror(fp))
puts("I/O error when reading");
else if (feof(fp))
puts("End of file reached successfully");
fclose(fp);
}
二进制文件的例子:
#include <stdio.h>
enum { SIZE = 5 };
int main(void)
{
double a[SIZE] = {1.,2.,3.,4.,5.};
FILE *fp = fopen("test.bin", "wb"); // 必须⽤⼆进制模式
fwrite(a, sizeof *a, SIZE, fp); // 写 double 的数组
fclose(fp);
double b[SIZE];
fp = fopen("test.bin","rb");
size_t ret_code = fread(b, sizeof *b, SIZE, fp); // 读 double 的数组
if(ret_code == SIZE) {
puts("Array read successfully, contents: ");
for(int n = 0; n < SIZE; ++n)
printf("%f ", b[n]);
putchar('\n');
} else { // error handling
if (feof(fp))
printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n");
else if (ferror(fp)) {
perror("Error reading test.bin");
}
}
fclose(fp);
}
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。
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
//VS2022 WIN11环境测试
int main()
{
FILE*pf = fopen("test.txt", "w");
fputs("abcdef", pf);//先将代码放在输出缓冲区
printf("睡眠10秒-已经写数据了,打开test.txt⽂件,发现⽂件没有内容\n");
Sleep(10000);
printf("刷新缓冲区\n");
fflush(pf);//刷新缓冲区时,才将输出缓冲区的数据写到⽂件(磁盘)
//注:fflush 在⾼版本的VS上不能使⽤了
printf("再睡眠10秒-此时,再次打开test.txt⽂件,⽂件有内容了\n");
Sleep(10000);
fclose(pf);
//注:fclose在关闭⽂件的时候,也会刷新缓冲区
pf = NULL;
return 0;
}
这⾥可以得出⼀个结论: 因为有缓冲区的存在,C语⾔在操作⽂件的时候,需要做刷新缓冲区或者在⽂件操作结束的时候关闭⽂件。
如果不做,可能会导致文件读写出现问题。
以上便是我的分享,欢迎各位前来交流,我们评论区见!