C语言的文件操作

时间：2021-09-02 14:43:24

在操作系统中，为了统一对各种硬件的操作，简化接口，不同的硬件设备也被看成一个文件。对于这些文件的操作，等于是对普通文件的操作。例如，通常把显示器称为标准输出文件，printf就是想这个文件输出，把键盘称为标准输出文件，scanf就是从这个文件获取数据。

常见的硬件设备与文件的对应关系

文件 硬件设备
stdin 标准输入文件，一般指键盘；scanf()、getchar()等函数默认从stdin获取输入。
stdout 标准输出文件，一般指显示器；printf()、putchar()等函数默认向stdout输出数据。
stderr 标准错误文件，一般指显示器；perror() 等函数默认向 stderr 输出数据。
stdprn 标准打印文件，一般指打印机。

操作文件的基本流程：打开文件 --> 读取文件 --> 关闭文件。

  • 打开文件：就是获取文件的有关信息，例如文件名、文件状态、当前读写的位置。
  • 读取文件：就是获取文件内容，将文件内容保存到一个FILE类型的结构体变量中。
  • 关闭文件：断开与文件之间的联系，释放结构体变量，同时禁止再对该文件进行操作。

在C语言中文件的读取方式有很多种，可以一个一个字符读取，也可以是一整行读取，还可以读取若干个字节。读写的位置也非常灵活，可以是开头，也可以是从中间开始。

文件流：数据在文件和内存之间传递的过程叫做文件流，类似水从一个地方流动到另一个地方。数据从文件复制到内存的过程叫做输入流，从内存保存到文件的过程叫做输出流。数据在数据源和程序（内存）之间传递的过程叫做数据流(Data Stream)。相应的，数据从数据源到程序（内存）的过程叫做输入流(Input Stream)，从程序（内存）到数据源的过程叫做输出流(Output Stream)。

打开文件(fopen函数)

fopen() 函数用来打开一个文件，它的原型为：

FILE *fopen(char *filename, char *mode);

filename为文件名（包括文件路径），mode为打开方式，它们都是字符串。fopen() 会获取文件信息，包括文件名、文件状态、当前读写位置等，并将这些信息保存到一个FILE类型的结构体变量中，然后将该变量的地址返回。

FILE是在stdio.h头文件中定义的一个结构体，用来保存文件信息。

如果希望接收 fopen() 的返回值，就需要定义一个 FILE 类型的指针。例如：

FILE *fp = fopen("demo.txt", "r");

表示以“只读”方式打开当前目录下的 demo.txt 文件，并使 fp 指向该文件，这样就可以通过 fp 来操作 demo.txt 了。fp 通常被称为文件指针。又如：

FILE *fp = fopen("demo.txt","rb");

表示以二进制方式打开 demo.txt 文件，允许读和写。

打开方式（mode）有多种，见下表：

打开方式 说明
r 以只读方式打开文件，只允许读取，不允许写入。该文件必须存在。
r+ 以读/写方式打开文件，允许读取和写入。该文件必须存在。
rb+ 以读/写方式打开一个二进制文件，允许读/写数据。
rt+ 以读/写方式打开一个文本文件，允许读和写。
w 以只写方式打开文件，若文件存在则长度清为0，即该文件内容消失，若不存在则创建该文件。
w+ 以读/写方式打开文件，若文件存在则文件长度清为零，即该文件内容会消失。若文件不存在则建立该文件。
a 以追加的方式打开只写文件。若文件不存在，则会建立该文件，如果文件存在，写入的数据会被加到文件尾，即文件原先的内容会被保留（EOF符保留)。
a+ 以追加方式打开可读/写的文件。若文件不存在，则会建立该文件，如果文件存在，则写入的数据会被加到文件尾后，即文件原先的内容会被保留（原来的EOF符 不保留)。
wb 以只写方式打开或新建一个二进制文件，只允许写数据。
wb+ 以读/写方式打开或建立一个二进制文件，允许读和写。
wt+ 以读/写方式打开或建立一个文本文件，允许读写。
at+ 以读/写方式打开一个文本文件，允许读或在文本末追加数据。
ab+ 以读/写方式打开一个二进制文件，允许读或在文件末追加数据。

1.文件打开方式由r、w、a、t、b、+ 六个字符拼成，各字符的含义是

  • r(read)：读
  • w(write)：写
  • a(append)：追加
  • t(text)：文本文件，可省略不写
  • b(banary)：二进制文件
  • +：读和写

2.如果没有“b”字符，文件以文本方式打开。

3.凡用“r”打开一个文件时，该文件必须已经存在。

4.在打开一个文件时，如果出错，fopen将返回一个空指针值NULL。在程序中可以用这一信息来判别是否完成打开文件的工作，并作相应的处理。因此常用以下程序段打开文件：

if( (fp=fopen("demo.txt","rb") == NULL ){

    printf("Error on open demo.txt file!");

    getchar();

    exit(1);

}

这段程序的意义是，如果返回的指针为空，表示不能打开D盘根目录下的 demo.txt 文件，并给出提示信息“error on open demo.txt file!”。第3行getch()的功能是从键盘输入一个字符，但不在屏幕上显示。在这里，该行的作用是等待，只有当用户从键盘敲任一键时，程序才继续执行，因此用户可利用这个等待时间阅读出错提示。敲键后执行exit(1)退出程序。

5.把一个文本文件读入内存时，要将ASCII码转换成二进制码，而把文件以文本方式写入磁盘时，也要把二进制码转换成ASCII码，因此文本文件的读写要花费较多的转换时间。对二进制文件的读写不存在这种转换。

6.标准输入文件 stdin（键盘）、标准输出文件 stdout（显示器）、标准错误文件 stderr（显示器）是由系统打开的，可直接使用。

文件关闭（fclose函数）

文件一旦使用完毕，应该用fclose()函数把文件关闭，以释放相关资源，避免数据丢失。fclose() 的原型为：

int fclose(FILE *fp);

fp 为文件指针。例如：

fclose(fp);

文件正常关闭时，fclose() 的返回值为0，如果返回非零值则表示有错误发生。

字符读取函数fgentc

fgetc 是 file get char 的缩写，意思是从指定的文件中读取一个字符。它的原型为：

int fgetc (FILE *fp);

fp 为文件指针。fgetc() 读取成功时返回读取到的字符，读取到文件末尾或读取失败时返回EOF。

EOF 是 end of file 的缩写，表示文件末尾，是在 stdio.h 中定义的宏，它的值是一个负数，往往是 -1。返回值类型之所以为 int，就是为了容纳这个负数（char不能是负数）。

EOF 不绝对是 -1，也可以是其他负数，这要看编译器的实现。

fgetc() 使用举例：

char ch;

FILE *fp = fopen("D:\\demo.txt", "r+");

ch = fgetc(fp);

表示从demo.txt文件中读取一个字符，并保存到变量ch中。

在文件内部有一个位置指针，用来指向当前读写到的位置，也就是读写到第几个字节。在文件打开时，该指针总是指向文件的第一个字节。使用fgetc 函数后，该指针会向后移动一个字节，所以可以连续多次使用fgetc读取多个字符。

注意：这个文件内部的位置指针与C语言中的指针不是一回事。位置指针仅仅是一个标志，表示文件读写到的位置，也就是读写到第几个字节，它不表示地址。文件每读写一次，位置指针就会移动一次，它不需要你在程序中定义和赋值，而是由系统自动设置，对用户是透明的。

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

int main(){

    FILE *fp;

    char ch;

    //如果文件不存在，给出提示并退出

    if( (fp=fopen("demo.txt","rt")) == NULL ){

        printf("Cannot open file, press any key to exit!");

        getchar();

        exit(1);

    }

    //每次读取一个字节，直到读取完毕

    while( (ch=fgetc(fp)) != EOF ){

        putchar(ch);

    }

    putchar('\n');  //输出换行符

    if(ferror(fp)){

          puts("读取出错");

    }else{

          puts("读取成功");

    }

    fclose(fp);

    return 0;

}

创建demo.txt文件，输入任意内容并保存，运行程序，就会看到刚才输入的内容全部都显示在屏幕上。

该程序的功能是从文件中逐个读取字符，在屏幕上显示，直到读取完毕。

while 循环的条件为(ch=fgetc(fp)) != EOF。fget() 每次从位置指针所在的位置读取一个字符，并保存到变量 ch，位置指针向后移动一个字节。当文件指针移动到文件末尾时，fget() 就无法读取字符了，于是返回 EOF，表示文件读取结束了。

对EOF的说明

EOF 本来表示文件末尾，意味着读取结束，但是很多函数在读取出错时也返回 EOF，那么当返回EOF时，到底是文件读取完毕了还是读取出错了？我们可以借助 stdio.h 中的两个函数来判断，分别是 feof() 和 ferror()。

feof() 函数用来判断文件内部指针是否指向了文件末尾，它的原型是：

int feof ( FILE * fp );

当指向文件末尾时返回非零值，否则返回零值。

ferror() 函数用来判断文件操作是否出错，它的原型是：

int ferror ( FILE *fp );

出错时返回非零值，否则返回零值。

字符写入函数fputc

fputc 是 file output char 的所以，意思是向指定的文件中写入一个字符。调用的形式为：

int fputc ( int ch, FILE *fp );

ch 为要写入的字符，fp 为文件指针。fputc() 写入成功时返回写入的字符，失败时返回EOF，返回值类型为 int 也是为了容纳这个负数。例如：

fputc('a', fp);

或者：

char ch = 'a';

fputc(ch, fp);

表示把字符 'a' 写入fp所指向的文件中。

两点说明

  1. 被写入的文件可以用写、读写、追加方式打开，用写或读写方式打开一个已存在的文件时将清除原有的文件内容，并将写入的字符放在文件开头。如需保留原有文件内容，并把写入的字符放在文件末尾，就必须以追加方式打开文件。不管以何种方式打开，被写入的文件若不存在时则创建该文件。

  2. 每写入一个字符，文件内部位置指针向后移动一个字节。

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

int main(){

    FILE *fp;

    char ch;

    //判断文件是否成功打开

    if( (fp=fopen("demo.txt","wt+")) == NULL ){

        printf("Cannot open file, press any key to exit!\n");

        getchar();

        exit(1);

    }

    printf("Input a string:\n");

    //每次从键盘读取一个字符并写入文件

    while ( (ch=getchar()) != '\n' ){

        fputc(ch,fp);

    }

    fclose(fp);

    return 0;

}

读字符串数fgets

fgets() 函数用来从指定的文件中读取一个字符串，并保存到字符数组中，它的原型为：

char *fgets ( char *str, int n, FILE *fp );

str 为字符数组，n 为要读取的字符数目，fp 为文件指针。

返回值：读取成功时返回字符数组首地址，也即 str；读取失败时返回 NULL；如果开始读取时文件内部指针已经指向了文件末尾，那么将读取不到任何字符，也返回 NULL。

注意，读取到的字符串会在末尾自动添加 '\0'，n 个字符也包括 '\0'。也就是说，实际只读取到了 n-1 个字符，如果希望读取 100 个字符，n 的值应该为 101。例如：

#define N 101

char str[N];

FILE *fp = fopen("D:\\demo.txt", "r");

fgets(str, N, fp);

表示从 demo.txt 中读取100个字符，并保存到字符数组str中。

需要重点说明的是，在读取到 n-1 个字符之前如果出现了换行，或者读到了文件末尾，则读取结束。这就意味着，不管n的值多大，fgets() 最多只能读取一行数据，不能跨行。在C语言中，没有按行读取文件的函数，我们可以借助 fgets()，将n的值设置地足够大，每次就可以读取到一行数据。

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#define N 100

int main(){

    FILE *fp;

    char str[N+1];

    if( (fp=fopen("demo.txt","rt")) == NULL ){

        printf("Cannot open file, press any key to exit!\n");

        getchar();

        exit(1);

    }

    while(fgets(str, N, fp) != NULL){

        printf("%s", str);

    }

    fclose(fp);

    system("pause");

    return 0;

}

写字符串函数fputs

fputs() 函数用来向指定的文件写入一个字符串，它的原型为：

int fputs( char *str, FILE *fp );

str 为要写入的字符串，fp 为文件指针。写入成功返回非负数，失败返回EOF。例如：

char *str = "http://c.biancheng.net";

FILE *fp = fopen("D:\\demo.txt", "at+");

fputs(str, fp);

表示把把字符串 str 写入到 demo.txt 文件中。

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

int main(){

    FILE *fp;

    char str[102] = {0}, strTemp[100];

    if( (fp=fopen("demo.txt", "at+")) == NULL ){

        printf("Cannot open file, press any key to exit!\n");

        getchar();

        exit(1);

    }

    printf("Input a string:");

    gets(strTemp);

    strcat(str, "\n");

    strcat(str, strTemp);

    fputs(str, fp);

    fclose(fp);

    return 0;

}

以数据块的形式读写文件

读取多行内容，需要使用 fread 函数；相应地写入函数为 fwrite，fread() 函数用来从指定文件中读取块数据。所谓块数据，也就是若干个字节的数据，可以是一个字符，可以是一个字符串，可以是多行数据，并没有什么限制。fread() 的原型为：

size_t fread ( void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *fp );

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