C语言—文件操作

时间：2022-11-13 00:53:08

一、为什么使用文件

我们前面学习结构体时，写了通讯录的程序，当通讯录运行起来的时候，可以给通讯录中增加、删除数据，此时数据是存放在内存中，当程序退出的时候，通讯录中的数据白然就不存在了，等下次运行通讯录程序的时候，数据又得重新录入，如果使用这样的通讯录就很难受。

我们在想既然是通讯录就应该把信息记录下来，央有我们自己选择删除数据的时候，数据才不复存在。这就涉及到了数据持久化的问题，我们一般数据持久化的方法有，把数据存放在磁盘文件、存放到数据库等方式。

使用文件我们可以将数据直接存放在电脑的硬盘上，做到了数据的持久化。


二、什么是文件

磁盘上的文件是文件

但在程序设计中，我们一般谈的文件有两种：程序文件，数据文件


2.1、程序文件

包括源程序文件（后缀名为.c），目标文件（Windows环境下后缀为.obj），可执行程序（windows环境下后缀为.exe）

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2.2、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。

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本次，我们讨论的是数据文件

此前，我们所处理数据的输入输出基本是以终端为对象的，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的文件。


2.3、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。

文件名包含三部分：文件路径+文件主干+文件后缀

例如：c:\code\test.txt

通常，为了方便，文件标识被称为文件名

三、文件的打开和关闭

3.1、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，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

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例如，vs2013编译环境提供的stdio.h头文件中，又以下的文件类型声明：

struct _iobuf {
char* ptr;
int _cnt;
char* _base;
int _flag;
int _file;
int _charbuf;
int _bufsize;
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。

​

比如：

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3.2、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FiILE*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函数来关闭文件。

//打开文件
FILE* fopen( const char* filename ,const char* mode);
//关闭文件
int fclose(FILE* stream);

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文件打开成功，返回FILE* 指针，文件打开失败，返回NULL;

​

文件打开方式的含义

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四、文件的顺序读写

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流：高度抽象的概念

​

C语言程序，只要运行起来，默认打开三个流，类型都为FILE*

stdin -标准输入流 -键盘

stdout - 标准输出流 - 屏幕

stderr - 标准错误流 - 屏幕


4.1、fgetc()

格式：​​int fgetc ( FILE * stream );​​

成功返回一个Ascll码，失败返回EOF(通常为-1)

实例：

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4.2、fputc()

将字符写入流并前进位置指示器。字符写在流的内部位置指示器指示的位置，然后自动前进一。

格式：​​int fputc ( int character, FILE * stream );​​

成功后，将返回所写字符。如果发生写入错误，则返回 EOF(通常为-1)

实例：

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其他的读写函数，感兴趣的读者可自行尝试使用！


4.3、区分三组函数

scanf（）：针对标准输出的格式化输出语句-stdin

fscanf（）：针对所有输出流的格式化输出语句-stdin/文件

sscanf（）：从一个字符串中，读取一个格式化的数据

​

pritnf（）：针对标准输出的格式化输出语句-stdout

fprintf（）：针对所有输出流的格式化输出语句-stdout/文件

sprintf（）：把一个格式化的数据，转换成字符串


五、文件的随机读写

5.1、fseek()

根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针

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

​

origin的三个参数

SEEK_SET：文件开头

SEEK_CUR：文件指针当前位置

SEEK_END：文件结尾

​

实例：

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5.2、ftell()

返回文件指针的位置指示器的当前值。

格式：​​long int ftell ( FILE * stream );​​

成功，返回当前偏移量，失败返回-1

​

实例：

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5.3、rewind()

让文件指针的位置回到文件的起始位置

格式：​​void rewind ( FILE * stream );​​

​

实例：​

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六、文本文件和二进制文件

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，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。

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(VS2013测试)。


实例：

int main() {

FILE* pf = fopen("text.txt","w");
if (pf == NULL) {
perror("fopen");
return 0;
  }

int a = 10000;
//写文件
fwrite(&a,sizeof(int),1,pf);

//关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;

}

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用vs的二进制编辑器打开test.txt文件

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为什么是这样的结果呢？

先将其转为16进制

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为什么与我们的结果相比是相反的？

这说明我们目前的系统是小端存储！


七、文件读取结束的判定

7.1、被错误使用的feof（）

牢记：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:

o fgetc（）判断是否为EOF .

o 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:

o fread判断返回值是否小于实际要读的个数。

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正确的使用：

1、文本文件的例子

int main() {

//打开文件
FILE* pfread = fopen("text1.txt","r");
if (pfread == NULL) {
perror("pfread:\n");
return 0;
    }

FILE* pfwrite = fopen("text2.txt", "w");
if (pfwrite == NULL) {
fclose(pfread);
pfread = NULL;
perror("pfwrite:\n");
return 0;
    }

//读写文件
int ch = 0;
while ((ch = fgetc(pfread)) != EOF) {
fputc(ch,pfwrite);
    }

//判断结束
if (feof(pfread)) {
puts("遇到文件结束标志，正常结束");
    }
else if (ferror(pfread)) {
printf("文件读取失败，错误结束\n");
    }

//关闭文件
fclose(pfwrite);
pfwrite = NULL;

}

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拷贝成功！

2、二进制文件的例子

enum { SIZE = 5 };
int main() {

double a[SIZE] = { 1,2,3,4,5 };

//打开文件
//必须用二进制模式
FILE* pf = fopen("text1.txt", "wb");
//写double的数组
fwrite(a,sizeof(*a),SIZE,pf);
//关闭文件
fclose(pf);

//读double的数组
double b[SIZE];
pf = fopen("text1.txt", "rb");
size_t ret_code = fread(b, sizeof(*b), SIZE, pf);

if (ret_code == SIZE) {
puts("遇到文件结束标志，正常结束");
for (int i = 0; i < SIZE;i++) {
printf("%f \n",b[i]);
    }

  }
else {
if (feof(pf)) {
puts("读取到结束标识符，结束");
    }
else if (ferror(pf)) {
printf("文件读取失败，错误结束\n");
    }
  }
//关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
}

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读取成功！


八、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。

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实例：

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”abcdef“，会延迟写入文件中

​

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，可能导致读写文件出现问题

​

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