文件操作
一.文件
1.为什么使用文件
没有文件,但因为我们写的程序的数据存在电脑的内存中,若程序退出,内存回收,数据就会丢失,再次运行程序,看不到上次的数据,如果要将数据进行持久化的保存,我们可以使用文件,只要硬件不损坏,数据就一直在。
2.什么是文件
磁盘(硬盘)上的文件是文件;但在程序设计中,根据文件功能,文件有: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)。如:
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。
文件名
文件名包含三部分:文件路径+文件名主干+文件后缀
例如:c:\code\c_9.2.txt
二 .二进制文件和文本文件
根据数据的组织形式,数据文件分为文本文件 和二进制文件。
-
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村的文件中,就是二进制文件 。
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),而以二进制形式输出,则在磁盘上只占4个字节
在VS上打开二进制文件:
-
文本文件: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 。例如:
三.文件的打开和关闭
1.流和标准流
流
我们都知道程序的数据需要输出到各种外部设备,当然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,因而抽象出了流 的概念。
C语言针对文件,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,向流中读取数据,都是要打开流,然后操作。
标准流
C语言程序在启动的时候,默认打开了三个流,我们使用scanf,printf等函数就可以输出到显示器界面:
- 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的
- 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入流中
- stderr ------标准错误流,大多数环境中输出到显示器界面
这三个流的类型是: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。
2.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(文件的名字,文件状态及文件当前的位置)。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,如:
c
struct st
{
char* _ptr;
int _cnt;
int _flag;
};
typedef struct FILE;
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。一般通过一个FILE的指针来维护这个FILE结构的变量。
下面创建一个FILE*的指针变量:
定义pf是一个指向FILE类型数据的指针变量,可以使其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访问该文件。
即通过文件指针变量能够间接找到与它关联的文件
3.文件的打开和关闭
文件在读写之前应该先打开文件 ,使用结束后应该关闭文件 。在编写程序时,再打开文件的同时,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 函数打开文件,fclose关闭文件
fopen
c
FILE* fopen(const char* filename,const char* mode);
- 功能 :该函数用来打开参数 filename指定的文件,同时将打开的文件和一个流进行关联,后续对流的操作是通过fopen函数返回的指针来维护。具体对流的操作是通过参数mode来指定的。
- 返回值:文件若成功打开,该函数将返回一个指向FILE对象的指针,该指针可用于后续操作中标识对应的流;若打开失败,则返回NULL指针,所以一定要fopen的返回值做判断,来验证文件是否打开成功
- mode表示对打开文件的操作方式
- 示例:
因为该文件不存在,所以打开失败;但可以使用指令创建,如:
这时我们会发现,列表里多了一个data.txt文件,但该文件中是没有数据的,现在我们来打开该文件,这里我们要先知道:
. ------>表示当前路径
. . ------>表示上一级路径
下面没有报错,就打开成功了
当然也可以使用绝对路径来打开文件,就是该文件从根目录上开始写的完整路径
fclose
c
int fclose(FILE* stream);
-
功能:关闭参数stream关联的文件 ,并取消其关联关系。与该流关联的所有内部缓冲区均会解除关联并刷新:任何未写入的输出缓冲区内容将被写入,任何未读取的输入缓冲区内容将被丢弃
-
返回值:成功关闭stream指向的流就会返回0,否则返回EOF
四.文件的顺序读写
1.涉及函数

上面的所有输入输出流指的是所有标准输入输出流
fputc
c
int fputc(int character,FILE* stream);
- 功能 :将参数character指定的字符写入到stream指向的输出流中,通常同于向文件或标准输入流写入字符 。再写入字符之后还会调整指示器指向当前的位置,随后该指示器自动向前移动一个位置。
- 参数 :
character:被写入的字符
stream:是一个FILE*类型的指针,字符会被写入流内部位置指示器当前指向的位置,随后该指示器自动向前移动一个位置 - 返回值 :
成功时返回写入的字符(int形式)
失败时返回EOF(-1),错误指示器会被设置,可通过ferror()检查具体错误。 - 代码演示
c
#include<stdio.h>
int main()
{
//写文件
FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//写文件
fputc('a', pf);
fputc('b', pf);
fputc('c', pf);
fputc('d', pf);
//关文件
fclose(pf);
pf = NULL;
}
return 0;
}

当然也可以向标准输出流中写
这就类似于putchar函数的功能:
c
putchar('a');
当然我们也可以用循环来写文件:
c
int i = 0;
for (i = 'a';i <= 'z';i++)
{
fputc(i, pf);
}
fgetc
c
int fgetc(FILE* stream);
- 功能:**从参数stream指向的流中读取一个字符,**函数返回的是文件指示器当前指向的字符,读取这个字符后,文件指示器自动前进到下一个字符。
- 参数:stream:FILE*类型的文件指针,可以是stdin,也可以是其他输入流的指针。如果是stdin就从标准输入流读取数据。如果是文件流指针,就从文件读取数据。
- 返回值 :
成功时返回读取的字符(int);
若调用时流已处于文件末尾,函数返回EOF并设置流的文件结束指示器(feof)。
若发生读取错误,函数返回EOF并设置流的错误指示器(ferror) - 代码示例:
c
#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//写文件
int i = 0;
for (i = 'a';i <= 'z';i++)
{
fputc(i, pf);
}
//读文件
int ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
putchar(ch);
fputc(ch, stdout);
//关文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}

当然我们也可以使用循环多读几个
c
//从键盘读取数据
int i = 0;
for (i = 0;i < 10;i++)
{
int ch = fgetc(pf);
fputc(ch, stdout);
}

feof和ferror
c
int feof(FILE* stream);
//检测stream指针指向的流是否遇到文件末尾
int ferror(FILE* stream);
//检测stream指针指向的流是否发生读/写错误
- 在读取文件时,遇到文件末尾,文件读取就会结束。这是读取函数会在对应的流上设置一个文件结束的指示符,这个文件结束指示符可以通过feof函数检测到。如果feof函数检测到文件结束指示符已经被设置,则返回非0的值,如果没有设置则返回0.
- 在读/写文件时,发生了读/写错误,文件读取就会结束。这时读/写函数会在对应的流上设置一个错误指示符,这个错误指示符可以通过ferror函数检测到。如果ferror函数检测到错误指示符已经被设置,则返回非0的值,如果没有设置则返回0。
- 代码示例
c
//测试feof
#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
int i = 0;
for (i = 0;i < 28;i++)
{
int c = fgetc(pf);
if (c == EOF)
{
if (feof(pf))
printf("遇到文件末尾了\n");
else if (ferror(pf))
printf("读取发生了错误\n");
}
else
{
fputc(c, stdout);
}
}
//关文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
以写的形式打开文件后,再去读文件,就会发生错误,如下:
c
//测试ferror
#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
int i = 0;
for (i = 0;i < 28;i++)
{
int c = fgetc(pf);
if (c == EOF)
{
if (feof(pf))
printf("遇到文件末尾了\n");
else if (ferror(pf))
printf("读取发生了错误\n");
}
else
{
fputc(c, stdout);
}
}
//关文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}

fputs
c
int fputs(const char*str,FILE*stream);
- 功能 :将参数str指向的字符串写入到参数stream指定的流中(不含结尾\0),适用于文件流或标准输出(stdout)
- 参数 :
str:str是指针,指向了要写入的字符串(必须以\0结尾)
stream:是一个FILE*的指针,指向了要写入字符串的流 - 返回值 :
成功时返回非负整数;
失败时返回EOF(-1),同时会设置流的错误指示器,可以使用ferror()检查错误原因。 - 代码示例:
c
#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//写文件
fputs("abc\n", pf);
fputs("def", pf);
//关文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}

fgets
c
char* fgets(char* str,int num,FILE* stream);
- 功能 :从stream指定输入流中读取字符,至读取到换行符,文件末尾(EOF)或达到指定字符数(包含结尾的空字符\0),然后读取到的字符串存储到str指向的空间中。
- 参数 :
str:指向字符数组的指针,str指向的空间用于存储读取到的字符串。
num:最大读取字符数(包含结尾的\0,实际最多读取num-1个字符)。
stream:输入流的文件指针(如文件流或stdin)。 - 返回值 :
成功时返回str指针;
若再尝试读取字符时遇到文件末尾,则设置文件结束指示器,并返回NULL,需通过feof()检测;
若发生读取错误,则设置流错误指示器,并返回NULL,通过ferror()检测。 - 注意:
若读取到换行符(\n),会将其包含在字符串中(除非超出num-1限制),然后以\0结尾;
文件末尾无换行符时,字符串以\0结尾,不包含\n - 代码演示:
c
#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//读文件
char arr[20] = "xxxxxxxxxxxxxxxxx";
fgets(arr, 20, pf);
//关文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}

fprintf
c
int fprintf(FILE* stream,const char* format,...);
//类比printf

- 功能 :将格式化数据写入指定文件流的函数,与printf类似,但可以输出到任意输出流(磁盘文件,标准输出,标准错误等),而不仅限于控制台。
- 参数 :
stream:指向FILE对象的指针,表示要写入的文件流(stdout,文件指针等)
format:格式化字符串,包含要写入的文本和格式说明符(如%d,%s等)
... :可变参数列表,提供与格式字符串中说明符对应的数据 - 返回值 :
成功时,返回写入的字符总数(非负值);
失败是,先设置对应流的错误指示器,再返回负值,可以通过ferror()来检测 - 代码演示:
c
#include<stdio.h>
struct Stu
{
char name[20];
int age;
float score;
};
int main()
{
struct Stu s = { "zhangsan",20,85.5f };
FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//写文件
fprintf(pf, "%s %d %f\n", s.name, s.age, s.score);
//关文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}

当然也可以写到控制台上:
c
//写文件
fprintf(stdout, "%s %d %f\n", s.name, s.age, s.score);

fscanf

- 功能:fscanf是从指定文件流中读取格式化数据的函数,它类似于scanf,但可以指定输入源(如文件,标准输入等),而非仅限于控制台,适用于从文件解析结构化数据(整数,浮点数,字符串等)。
- 返回值 :
成功时,函数返回成功填充到参数列表中的项数。该值可能与预期项数一致,也可能因以下原因少于预期(甚至为零):
(1)格式和数据匹配失败;
(2)读取发生错误;
(3)到达文件末尾(EOF)。
如果在成功读取任何数据之前发生:
(1)发生读取错误,会在对应流上设置错误指示符,则返回EOF
(2)到达文件末尾,会在对应流上设置文件结束指示符,则返回EOF - 代码演示:
c
#include<stdio.h>
struct Stu
{
char name[20];
int age;
float score;
};
int main()
{
struct Stu s = { 0 };
FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//读文件
fscanf(pf, "%s %d %f\n", s.name,&(s.age),&(s.score));
printf("%s %d %f\n", s.name, s.age, s.score);
//关文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}

以上的函数是能写和读到文件中的文本信息
下面的两个函数以二进制的形式写文件和读文件
fwrite
c
size_t fwrite(const void* ptr,size_t count,FILE* stream);
- 功能:函数用于将数据块写入stream指向的文件流中,以2进制的形式写入
- 参数 :
ptr:指要写入的数据块的指针
size:要写入的每个数据项的大小(字节为单位)
count:要写入的数据项的数量
stream:指向FILE类型结构体的指针,指向了要写入数据的文件流 - 返回值:返回实际写入的数据项数量。如果发生错误,则返回值可能小于count
- 注意 :
在使用fwrite()之前,需要确保文件已经以二进制可写方式打开;该函数通常用于二进制数据的写入,如果写入文本数据,请谨慎处理换行符和编码的问题。 - 代码演示:
c
#include<stdio.h>
struct S
{
char name[20];
int age;
float score;
};
int main()
{
struct S s = { "zhangsan",20,95.5 };
FILE* pf=fopen("data.txt", "wb");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//写文件
fwrite(&s, sizeof(struct S), 1, pf);
//关文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
以二进制的形式打开文件就会得到
fread
c
size_t fread(void* ptr,size_t size,size_t count,FILE* stream);
- 功能:函数用于从stream指向的文件流中读取数据块,并将其存储到ptr指向的内存缓冲区中。
- 返回值:返回实际读取的数据块数量
- 注意 :
(1)使用fread()之前,需要确保文件已经以二进制可读方式打开;
(2)ptr指向的内存区域必须足够大,以便存储指定数量大小的数据块;
(3)如果fread()成功读取了指定数量的数据块,则返回值等于count;如果读取数量小于count,则可能已经达到文件结尾或者发生了错误;
(4)在二进制文件读取时,fread()是常用的函数,但对于文本文件读取,通常使用fgets()或者fscanf() - 代码演示:
c
#include<stdio.h>
struct S
{
char name[20];
int age;
float score;
};
int main()
{
struct S s = { "zhangsan",20,95.5 };
FILE* pf=fopen("data.txt", "rb");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//读文件
int r=fread(&s, sizeof(struct S), 1, pf);
if (r != 1)
{
//遇到了文件末尾
if (feof(pf))
{
printf("遇到了文件末尾\n");
}
else if (ferror(pf))
{
printf("读取过程中发生了错误\n");
}
}
else
{
printf("%s %d %f\n", s.name, s.age, s.score);
}
//关文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}

2.对比一组函数
- scanf/printf------针对标准输入/标准输出的格式化的输入函数和输出函数
- fscanf/fprintf------针对所有输入流/所有输出流的格式化的输入函数和输出函数
sscanf/sprintf------将格式化的数据转化成字符串/从字符中提取格式化的数据
sprintf

- 功能 :将格式化数据写入字符数组(字符串)。它类似于printf,但输出目标不是控制台或文件,而是用户指定的内存缓冲区。常用于动态生成字符串,拼接数据或转换数据格式。即将格式化的数据转换成一个字符串。
- 参数 :
str:指向字符数组的指针,用于存储生成的字符串(需要确保足够大以防止溢出)
format:格式化字符串,定义输出格式(%d,%f,%s等)
. . . :可变参数列表,提供与格式字符串中说明符对应的数据。 - 返回值 :
成功时,返回写入buffer的字符数(不包括结尾的空字符\0)
失败时:返回负值 - 代码演示:
c
#include<stdio.h>
struct S
{
char name[20];
int age;
float score;
};
int main()
{
struct S s = { "zhangsan",20,95.5f };
char buf[100] = { 0 };
sprintf(buf,"%s ,%d ,%f",s.name,s.age,s.score);
printf("%s\n ", buf);
return 0;
}

sscanf

- 功能 :从字符串中读取格式化数据,它与 scanf类似,但输入源是内存中的字符串而非控制台或文件。常用于解析字符串中的结构化数据(如提取文字,分割文本)
- 返回值 :
成功时:返回成功解析并赋值的参数数量(非负值)
失败或非匹配任何数据:若输入结束或解析失败,返回EOF(-1) - 代码演示:
c
#include<stdio.h>
struct S
{
char name[20];
int age;
float score;
};
int main()
{
char buf[100] = { "zhangsan 100 95.5f" };
struct S t = { 0 };
sscanf(buf,"%s %d %f", t.name, &(t.age), &(t.score));//结构体数据
printf("%s %d %f\n", t.name, t.age, t.score);
return 0;
}

五.文件的随机读写
fseek
- 功能 :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)
- 代码:
c
int fseek(FILE* stream,long int offset,int origin);

- 函数使用示例 :当我们没有指定光标位置,没有设定偏移量的时候,打开文件每次的输出不能随意按照我们的想法来输出:
c
#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt","r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//读文件
int ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
//关文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}

当我们想输出a和g,那就使用fseek函数,让光标停在文件开始的位置,给第二个参数设定偏移量6后:
c
#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt","r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//读文件
//写文件也和读文件差不多
int ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
//从文件开始位置偏移
fseek(pf, 6, SEEK_SET);
//从文件末尾偏移
// fseek(pf, -3, SEEK_END);
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
//关文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}

ftell
- 功能 :返回文件指针相对于起始位置的偏移量
- 代码:
c
long int ftell(FILE* stream);
- 示例:我们来写一个文件,然后进行光标偏移量的查找:
c
#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("data2.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//写文件
fputs("abcdefghi", pf);//写入字符串
fseek(pf, -3, SEEK_END);
//偏移后,此时文件指针停在g前
fputc('x', pf);
//x覆盖g,文件指针停在x后
int ret = ftell(pf);
//ftell计算相对于文件指针位置相当于起始位置偏移量:7
printf("%d\n", ret);
//关文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}

rewind
- 功能 :让文件指针的位置回到文件的起始位置
- 代码:
c
void rewind(FILE* stream);
- 示例:
c
#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("data2.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//写文件
fputs("abcdefghi", pf);
fseek(pf, -3, SEEK_END);
fputc('x', pf);
int ret = ftell(pf);
printf("文件的字节数:%d\n", ret);
rewind(pf);// 等价于fseek(pf, 0, SEEK_END);
//文件指针回到了文件的起始位置了
//关文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
七.文件缓冲区
ANSI C标准采用"缓冲文件系统 "------(是指系统自动的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 ")处理数据文件
缓冲:完全缓冲;行缓冲,无缓冲
fflush
- 代码:
c
int fflush(FILE* stream);
- 功能 :强制刷新stream指定的缓冲区
对输入流 :将缓冲区中未写入的数据立即写入文件
对输出流 :行为由具体实现决定,非C语言标准行为(可清空输入缓冲区)
参数为NULL时:刷新打开所有的输出流 - 注意事项 :
(1)仅对输出流或更新流(最后一次操作为输出)有明确刷新行为
(2)输入流的刷新行为不可移植(如清空输入缓冲区是非标准特性)
(3)程序正常终止(exit)或调用fclose时会自动刷新,但程序崩溃时缓冲区数据可能丢失 - 代码示例:
c
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
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-已经开始写数据了,打开test.txt文件,发现文件没有内容\n");
Sleep(10000);
printf("刷新缓冲区\b");
fflush(pf);
//刷新缓冲区时,才将输出缓冲区的数据写到文件(磁盘)
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);
//注意:fclose在关闭文件的时候,也会刷新缓冲区
pf = NULL;
return 0;
}

我们发现此时文件是没有内容的:
现在文件有了内容:
八.更新文件
行为 | " r+ " | "w+" | "a+" |
---|---|---|---|
解释 | 可读/可写 | 可读/可写 | 可读/可写 |
文件不存在时 | 打开失败 | 自动创建新文件 | 自动创建新文件 |
文件存在时 | 保留内容 | 清空内容 | 保留内容 |
初始文件指针位置 | 文件开头 | 文件开头 | 文件末尾 |
写入是否覆盖原有数据 | 是(可定位覆盖) | 是(内容已清空,从头写入) | 否(默认是在文件末尾写数据) |
典型用途 | 修改文件部分内容 | 创建新文件或完全重写旧文件 | 在文件末尾追加数据,比如记录日志 |
注意:
- 在写完文件后,要继续读文件的时候,在读取之前一定要使用fflush()刷新文件缓冲区,或者使用fseek(),rewind()重新定位文件指示器的位置
- 在读写完文件后,需要继续写文件,写之前使用fseek(),rewind()重新定位文件指示器的位置。
代码示例:
c
#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt", "w+");
if (pf == NULL);
{
perror("fopen");
return 1;
}
//写文件
fputs("abcdefghi", pf);
fflush(pf);//刷新缓冲区
//读文件
fseek(pf, 0, SEEK_SET);
int ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
//abcdefghi
fseek(pf, 2, SEEK_CUR);
fputs("xxx", pf);
//abcxxxghi
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
本次内容到这里就结束了,感谢观看!