【C语言】进阶——文件操作

敷敷_2023-10-15 20:27

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前言

1.什么是文件

程序文件：

数据文件：

文件名：

2.文件的打开和关闭

2.1文件指针

2.2文件指针使用

2.3文件的打开和关闭

[2.4 文件的使用方式](#2.4 文件的使用方式)

2.5文件的顺序读写

✌字符输出函数fputc

✌字符输入函数fgetc

[✌文本行输出函数 fputs](#✌文本行输出函数 fputs)

✌文本行输入函数fgets

[✌格式化输出函数 fprintf](#✌格式化输出函数 fprintf)

关于sscanf和sprintf

[✌格式化输入函数 fscanf](#✌格式化输入函数 fscanf)

[✌二进制输出函数 fwrite](#✌二进制输出函数 fwrite)

[✌二进制输入函数 fread](#✌二进制输入函数 fread)

3.文件的随机读写

[1.fseek 函数](#1.fseek 函数)

[2.ftell 函数](#2.ftell 函数)

[3.rewind 函数](#3.rewind 函数)

5.文本文件和二进制文件

6.文件读取结束的判定

[1.feof 函数](#1.feof 函数)

2.文件读取结束判断

7.文件缓冲区

前言

我们平常运行程序的数据都是在内存中，当程序结束后，数据便也不存在了，当我们需要之前的数据时，又需要重新输入，在这种情况下， 将数据保存到文件当中是尤为重要且必须的。（介绍的函数均需要引用头文件**<stdio.h>**。）

1.什么是文件

磁盘上的文件是文件。

文件可以是文本文档、图片、程序等等

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（从文件功能的角度来分类的）。

将数据放入文件中，相比代码程序中堆栈上的数据，其优点在于可以随时做到需要时添加、舍弃时删除，数据可以持久化。

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：

包括程序运行时所读写的数据。本篇所涉及的就是数据文件。

文件名：

  1. 一个文件要有一个唯一的文件标识，以便识别和引用。
  2. 文件名包含3部分：文件路径+文件名主干+文件后缀；
  3. 文件名可以没有后缀；

2.文件的打开和关闭

文件的操作一般分三步：1.打开文件；2.读/写；3.关闭文件；

2.1文件指针

文件指针类似于桥梁，

当我们打开一个文件时，系统会在内存中开辟相应的文件信息区（用来存放文件信息）

这些信息被保存到一个结构体中，系统为其声明为FILE，

每当打开一个文件的时候，系统就会根据情况自动创建一个FILE结构的变量，并且通过FILE*的指针来维护这个结构。

2.2文件指针使用

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通过文件指针变量能够找到与它关联 的文件。

2.3文件的打开和关闭

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。

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

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

2.4 文件的使用方式

常用：

使用方式 作用 如果文件不存在
"r"（只读） 为了输入数据，打开一个已经存在的文本文件 出错
"w"（只写） 为了输出数据，打开一个文本文件 建立一个新的文件
"a"（追加） 向文本文件添加数据 建立一个新的文件
"rb"（只读） 为了输入数据，打开一个二进制文件 出错
"wb"（只写） 为了输出数据，打开一个二进制文件 建立一个新的文件
"ab"（追加） 向一个二进制文件尾添加数据 出错
"r+"（读写） 为了读和写，打开一个文本文件 出错
"w+"（读写） 为了读和写，建立一个新的文本文件 建立一个新的文件
"a+"（读写） 打开一个文本文件，在文件尾进行读写 建立一个新的文件
"rb+"（读写） 为了读和写，打开一个二进制文件 出错
"wb+"（读写） 为了读和写，建立一个新的二进制文件 建立一个新的文件
"ab+"（读写） 打开一个二进制文件，在文件尾进行读写 建立一个新的文件

代码：

#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;
}

2.5文件的顺序读写

功能 函数名 适用于
字符输入函数 fgetc 所有输入流
字符输出函数 fputc 所有输出流
文本行输入函数 fgets 所有输入流
文本行输出函数 fputs 所有输出流
格式化输入函数 pscanf 所有输入流
格式化输出函数 pprintf 所有输出流
二进制输入 fread 文件
二进制输出 fwrite 文件

✌字符输出函数fputc

int fputc ( int character, FILE * stream );

fputc 函数把参数 Char 指定的字符（一个无符号字符）写入到指定的流 stream 中，并把位置标识符往前移动。
参数：

1.Char 是要被写入的字符。该字符以其对应的 int值进行传递。

2.stream 是指向FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了要被写入字符的流。

返回值：

如果没有发生错误，则返回被写入的字符。如果发生错误，则返回 EOF(-1)，并设置错误标识符。

int main()
{
    char ch = 0;
        //"w"文件不存在会创建文件
    FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
    //判断是否打开成功
    if (pf == NULL)
    {
        perror("fopen");
        return 1;
    }
    //向文件中写入字符
    for (ch = 'a'; ch <= 'z'; ch++)
    {
        fputc(ch, pf);
    }
    //关闭文件
    fclose(pf);
    pf = NULL;
    return 0;
}

注意：当使用"w"（写）的方式打开文件时，文件原来的内容会被覆盖！

✌字符输入函数fgetc

int fgetc ( FILE * stream );

fgetc函数从指定的流 stream 获取下一个字符（一个无符号字符），并把位置标识符往前移动。
参数：

stream是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了要在上面执行操作的流。

返回值：

该函数以无符号 char 强制转换为 int 的形式返回读取的字符，如果到达文件末尾或发生读错误，则返回 EOF。

EOF为文件结束标志，通常值为-1。

int main()
{
    FILE* pf = fopen("data.txt", "r");  //以读的方式打开
    //判断是否打开成功
    if (pf == NULL)
    {
        perror("fopen");
        return 1;
    }
    //读取字符
    int ch = 0;
    while ((ch = fgetc(pf)) != EOF) //直到遇到文件结束标志
    {
        printf("%c ", ch);
    }
    //关闭文件
    fclose(pf);
    pf = NULL;
    return 0;
}

✌文本行输出函数 fputs

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

fputs 函数把字符串写入到指定的流 stream中，但不包括空字符。
参数：

str是一个数组，包含了要写入的以空字符终止的字符序列。

stream 是指向 FILE 对象的指针，该FILE对象标识了要被写入字符串的流。

返回值：

该函数返回一个非负值，如果发生错误则返回 EOF。

int main()
{
	//以写的方式打开
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	//判断是否打开成功
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	fputs("whosay\n", pf);
	fputs("1818", pf);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

✌文本行输入函数fgets

char * fgets ( char * str, int num, FILE * stream );

fgets 函数从指定的流 stream 读取一行，并把它存储在 str 所指向的字符串内。

当读取 (num-1) 个字符时（第num 个字符放**'\0'**），或者读取到换行符时，或者到达文件末尾时，它会停止，具体视情况而定。
参数：

str：是指向一个字符数组的指针，该数组存储了要读取的字符串。

num：是要读取的最大字符数（包括最后的空字符）。通常是使用以 str 传递的数组长度。

stream：是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了要从中读取字符的流。

返回值：

如果成功，该函数返回相同的 str 参数。如果到达文件末尾或者没有读取到任何字符，str 的内容保持不变，并返回一个空指针。

如果发生错误，返回一个空指针。

✌格式化输出函数 fprintf

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

fprintf 函数发送格式化输出到流 stream中。

参数：

stream:是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了流。

format:是 C 字符串，包含了要被写入到流 stream 中的文本。它可以包含嵌入的 format 标签，format 标签可被随后的附加参数中指定的值替换，并按需求进行格式化。

返回值：

如果成功，则返回写入的字符总数，否则返回一个负数。

struct stu
{
	char name[20];
	int age;
	double num;
};

int main()
{
	struct stu a = { "whosay",18,66.6 };
					//以写的方式打开
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	//判断是否打开成功
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写入格式化数据
	fwrite(&a, sizeof(struct stu), 1, pf);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

关于sscanf和sprintf

scanf 是格式化的输入西数，针对是标准输入流(键盘)

printf 是格式化的输出函数，针对的是标准出流(屏幕)

scanf和printf是针对标准输入/输出流的格式化输入/输出函数

fscanf 是针对所有输入流(文件流、标准输入流)的格式化输入函数

fprintf 是针对所有输出流(文件流、标准输出流)的格式化输出函数

sscanf: 将字符串转成格式化的数据

sprintf: 将格式化的数据转换成字符串

struct S
	{
		float f;
		char c;
		int n;
	};
	
int main()
{
	struct S s = { 3.14f, 'c', 100 };
	char arr[100] = { 0 };
	sprintf(arr, "%f-%c-%d", s.f, s.c, s.n);
	printf("%s\n", arr);

	struct S tmp = { 0 };
	sscanf(arr, "%f-%c-%d", &(tmp.f), &(tmp.c), &(tmp.n));
	printf("%f\n", tmp.f);
	printf("%c\n", tmp.c);
	printf("%d\n", tmp.n);

	return 0;
}

✌格式化输入函数 fscanf

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

fscanf函数从流 stream 读取格式化输入。
参数：

如fprintf函数

返回值：

如果成功，该函数返回成功匹配和赋值的个数。如果到达文件末尾或发生读错误，则返回 EOF。

struct stu
{
	char name[20];
	int age;
	double num;
};
int main()
{
	struct stu s = { 0 };
	//以读的方式打开
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	//判断是否打开成功
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读取格式化数据
	fscanf(pf, "%s %d %lf", s.name, &s.age, &s.num);
	printf("%s %d %lf", s.name, s.age, s.num);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

✌二进制输出函数 fwrite

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

fwrite 函数把 ptr 所指向的数组中的数据写入到给定流 stream 中。
参数：

ptr：是指向要被写入的元素数组的指针。

size：是要被写入的每个元素的大小，以字节为单位。

nmemb：是元素的个数，每个元素的大小为 size 字节。

stream：是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象指定了一个输出流。

返回值：

如果成功，该函数返回一个 size_t 对象，表示元素的总数，该对象是一个整型数据类型。如果该数字与 nmemb 参数不同，则会显示一个错误。

struct stu
{
	char name[20];
	int age;
	double num;
};

int main()
{
	struct stu a = { "whosay",30,50.5 };
	//以写的方式打开
	FILE* pf = fopen("data.txt", "wb");
	//判断是否打开成功
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写入二进制数据
	fwrite(&a, sizeof(struct stu), 1, pf);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

除了字符串外，其余数据是以乱码的形式呈现的

✌二进制输入函数 fread

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

fread 函数从给定流 stream 读取数据到 ptr 所指向的数组中。
参数：

ptr：是指向带有最小尺寸 size*nmemb 字节的内存块的指针。

size：是要读取的每个元素的大小，以字节为单位。

nmemb： 是元素的个数，每个元素的大小为 size 字节。

stream：这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象指定了一个输入流。

返回值：

成功读取的元素总数会以 size_t 对象返回，size_t 对象是一个整型数据类型。如果总数与 nmemb 参数不同，则可能发生了一个错误或者到达了文件末尾。

int main()
{
	struct stu a = { 0 };
	//以读的方式打开
	FILE* pf = fopen("data.txt", "rb");
	//判断是否打开成功
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读取二进制数据
	fread(&a, sizeof(struct stu), 1, pf);
	printf("%s %d %lf", a.name, a.age, a.num);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

3.文件的随机读写

1.fseek 函数

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

fseek 函数设置流 stream 的文件位置为给定的偏移 offset ，参数offset 意味着从给的 whence 位置查找的字节数。
参数：

stream 是指向FILE 对象的指针，该FILE对象标识了流。

offset 是相对 whence 的偏移量，以字节为单位。

whence 是表示开始添加偏移offset的位置。它一般指定为下列常量之一：

常量 描述
SEEK_SET 文件的开头
SEEK_CUR 文件指针的当前位置
SEEK_END 文件的末尾

返回值：

如果成功，则该函数返回零，否则返回非零值。

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	//判断是否打开成功
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen:");
		return 1;
	}
	fputc('a', pf);
	fputc('b', pf);
	fputc('c', pf);
	fputc('d', pf);
	fseek(pf, -2, SEEK_CUR);
	fputc('e', pf);
	fputc('f', pf);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

依次输入字符abcd，

此时指针指向d的后方，

fseek函数将指针从当前位置向前移动2个字节，此时指针指向c处，再输入字符ef后，则覆盖字符cd

2.ftell 函数

long int ftell ( FILE * stream );

ftell 函数返回给定流 stream 的当前文件位置。
参数：

stream： 是指向FILE 对象的指针，该FILE对象标识了流。

返回值：

该函数返回位置标识符的当前值。如果发生错误，则返回**-1L** ，全局变量 errno被设置为一个正值。

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	//判断是否打开成功
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	fputc('a', pf);
	fputc('b', pf);
	fputc('c', pf);
	fputc('d', pf);

	long ret = ftell(pf);
	printf("%d\n", ret);

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

输出 4

3.rewind 函数

void rewind ( FILE * stream );

rewind 函数设置文件位置为给定流 stream 的文件的开头。
参数：

stream 是指向FILE 对象的指针，该 FILE对象标识了流。

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	//判断是否打开成功
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	fputc('a', pf);
	fputc('b', pf);
	fputc('c', pf);
	fputc('d', pf);

	long ret = ftell(pf);
	printf("%d\n", ret);

	rewind(pf);

	ret = ftell(pf);
	printf("%d\n", ret);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

输出结果：

4

0

5.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

int main()
{
	int a = 10000;
	FILE* pf = fopen("data.txt", "wb");
	fwrite(&a, 4, 1, pf);//二进制的形式写到文件中
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

文本方式打开：（乱码）

二进制编辑器打开：

6.文件读取结束的判定

1.feof 函数

int feof ( FILE * stream );

feof函数测试给定流 stream 的文件结束标识符。
返回值：

当设置了与流关联的文件结束标识符时，该函数返回一个非零值，否则返回零。

**简单来说：**即当文件读取结束时，遇到文件结尾返回非零值，读取失败结束返回零。

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。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
    int c; // 注意：int，非char，要求处理EOF
    FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
    if (!pf)
    {
        perror("File opening failed");
        return 1;
    }
    //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(pf)) != 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(pf))
    {
        puts("I/O （读取时出错）error when reading");
    }
    else if (feof(pf))
    {
        puts("（成功到达文件结尾）End of file reached successfully");
    }
    fclose(pf);
    pf = NULL;
    return 0;
}

2.文件读取结束判断

1.文本文件： 判断返回值是否为EOF 或者NULL。例如：

①fgetc 判断是否为EOF 。

②fgets 判断返回值是否为NULL。

**2.二进制文件：**判断返回值是否小于实际要读的个数。

① fread判断返回值是否小于实际要读的个数。

7.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"。

① 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。

② 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）。

③ 缓冲区的大小根据C编译系统决定的。

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，可能导致读写文件的问题。

以上便是我对【C语言】文件操作的理解，不足之处还望指点

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