【重生之我要苦学C语言】文件操作

小憩-2024-12-15 19:46

文件操作

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(从文件功能的角度来分类):

  • 程序文件
  • 数据文件

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.

在以前的学习中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

二进制文件和文本文件

根据数据的组织形式 ，数据文件被称为文本文件 和二进制文件 。

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。

文件的打开和关闭

流和标准流

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
    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ETLF*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*的指针变量:

FILE* pf;//文件指针针变量

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间接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。

ANSI C规定使用fopen函数来打开文件，fclose来关闭文件。

fopen

//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:

fclose
c 复制代码 
int main() {
	FILE* pf = fopen("data.txt","r");
	if (pf == NULL) {
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

如果要打开桌面上的文件：

c 复制代码 
FILE* pf = fopen("C:\\Users\\Lenovo\\Desktopdata.txt","r");
//按照指定路径读/写文件
//绝对路径

路径：

 .  当前路径
 . . 上一级路径
c 复制代码 
FILE* pf = fopen("./../../game/data.txt","r");
//当前路径的上一级路径的上一级路径game文件夹里
//相对路径

文件的顺序读写

顺序读写函数

fputc

c 复制代码 
int main() {
	FILE* pf = fopen("data.txt","w");
	if (pf == NULL) {
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	fputc("a", pf);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

fgetc


c 复制代码 
int main() {
	FILE* pf = fopen("data.txt","r");
	if (pf == NULL) {
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	int ch = fgetc(pf);
	printf("%d", ch);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

连续读取：

c 复制代码 
while ((ch = fgetc(pf)) != EOF) {
	printf("%c", ch);
	//putchar(ch);
}

fgetc适用于所有输入流：

c 复制代码 
int main() {
	int ch = fgetc(stdin);
	//从键盘上读取
	putchar(ch);
	return 0;
}

fputc适用于所有输出流：

c 复制代码 
fputc(ch, stdout);
//打印到标准输出流上

fputs

c 复制代码 
int main() {
	FILE* pf = fopen("data.txt","w");
	//如果以写文件的形式打开文件
	//文件不存在的时候。新建文件
	//文件如果存在。会清空文件原来的内容
	if (pf == NULL) {
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	fputs("abcdf", pf);
	fputs("xyz", pf);
	//一行
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

fgets

c 复制代码 
int main() {
	FILE* pf = fopen("data.txt","r");
	if (pf == NULL) {
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	char arr[20];
	fgets(arr, 5, pf);
	//5里包含\0
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

从键盘上读取：

c 复制代码 
//读文件
char arr[20];
fgets(arr, 5, stdin);

fprintf

...可变参数

c 复制代码 
int main() {
	char name[20] = "zhangsan";
	int age = 20;
	double math = 95.5;
	FILE* pf = fopen("data.txt","w");
	if (pf == NULL) {
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	fprintf(pf, "%s %d %lf", name, age, math);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

fscanf

c 复制代码 
int main() {
	char name[20];
	int age;
	double math;
	FILE* pf = fopen("data.txt","r");
	if (pf == NULL) {
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	fscanf(pf, "%s %d %lf", &name, &age, &math);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
c 复制代码 
struct S {
	char name[20];
	int age;
	double math;
};
int main() {
	struct S s = { 0 };
	FILE* pf = fopen("data.txt","r");
	if (pf == NULL) {
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	fscanf(pf, "%s %d %lf", s.name, &(s.age), &(s.math));

	printf("%s %d %lf", s.name, s.age, s.math);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

fwrite

ptr指向被写的函数

size：被写的数据中一个元素的长度，单位是字节

count：元素的个数

c 复制代码 
int main() {
	FILE* pf = fopen("data.txt","w");
	if (pf == NULL) {
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//以二进制的形式写文件
	int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	fwrite(arr, sizeof(int), 10, pf);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

fread

c 复制代码 
int main() {
	FILE* pf = fopen("data.txt","r");
	if (pf == NULL) {
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//以二进制的形式读文件
	int arr[] = { 0 };
	fwrite(arr, sizeof(int), 10, pf);
	//pf->arr
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

sprintf

写格式化的数据到字符串中（将格式化的数据转化成字符串）

sscanf

scanf------针对stdin的格式化的输入函数

printf------针对stdout的格式化的输出函数

fscanf------针对所有输入流的格式化输入函数

fprintf------针对所有输出流的格式化输出函数

sscanf------从字符串中按照格式提取格式化的数据

sprintf------将带有格式的数据，按照格式转换成字符串

c 复制代码 
int main() {
	char name[20] = "zhangsan";
	int age = 20;
	double math = 95.5;
	char buf[120] = { 0 };
	sprintf(buf, "%s %d %f", name, age, math);
	//把格式化的数据，转换为字符串，存储在buf中
	printf("%s\n", buf);
	//按照字符串的形式打印buf

	char name2[20] = "";
	int age2 = 0;
	double math2 = 0;
	//从buf按照格式提取数据到变量中
	sscanf(buf, "%s %d %f", name, age, math);
	//输出
	printf("%s\n", name2);
	printf("%d\n", age2);
	printf("%lf\n", math2);
	return 0;
}

序列化和反序列化时使用

文件的随机读写

fseek

根据文件指针的位置和偏移量定位文件指针（文件内容的光标）

offset------偏移量

origin------起始位置

SEEK_SET:文件开始

SEEK_CUR:文件指针当前位置

SEEK_END:文件结束

c 复制代码 
int main() {
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	//abcdef
	if (pf == NULL) {
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//a
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//b
	fseek(pf, 4, SEEK_SET);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//e
	fseek(pf,-5, SEEK_END);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//b

	//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

c 复制代码 
int main() {
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	//abcdefghi
	if (pf == NULL) {
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//a
	fseek(pf, 4, SEEK_SET);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//e
	printf("%ld\n", ftell(pf));//5
	//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

c 复制代码 
int main() {
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	//abcdef
	if (pf == NULL) {
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//a
	fseek(pf, 4, SEEK_SET);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//e
	rewind(pf);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//a
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

文件读取结束的判定

被错误使用的 feof

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

读取结束两种情况：

1.正常读取，遇到文件末尾，结束了

2.发生了错误，读取结束了

feof 的作用是:当文件读取结束的时候，判断读取结束的原因是否是"遇到文件尾结束"

（检测文件读取时是否与到文件末尾 ，是在文件读取结束后）

ferror检测是否是因为发生了错误而导致读取结束

设置一个标记：

是否到文件末尾 1/0（feof检测）

是否发生错误 1/0（ferror检测）

  • 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。
c 复制代码 
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)) 1= EOF)//标准CI/0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

c 复制代码 
#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 = θ; 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

END......

要一百个春天身死，蝴蝶才会忘却相思。

愿枯木重生便是永生，

愿你我相逢便是永恒。

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