【C语言】文件操作

server/2024/9/24 17:31:26/

目录

💯为什么使用文件？

💯 什么是文件？

⭐程序文件

⭐数据文件

⭐文件名 

💯二进制文件和文本文件？

💯文件的打开和关闭

⭐流和标准流

1.流

2.标准流

⭐文件指针

⭐文件的打开和关闭

💯文件的顺序读写

💯文件的随机读写

⭐fseek

⭐ftell 

⭐rewind

💯文件读取结束的判定

⭐错误使用feof

💯文件缓冲区

💯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：程序文件、数据文件（从文件功能的角度来分类的）。

⭐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。

本章讨论的是数据文件！！！

在以前各章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

1.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。

2.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的。
    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 FILE* 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。

//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：

 实现代码：

#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;
}

代码解读：

  •  fopen函数如果打开成功，则返回文件信息区的起始地址
  • 如果打开失败，会返回NULL，检查返回值，就能知道文件是否打开成功
  • fopen写的形式打开文件的时候，如果文件存在，则会清空文件的内容

💯文件的顺序读写

上面说的适用于所有输入流⼀般指适用于标准输入流和其他输入流（如文件输入流）；

所有输出流⼀般指适有于标准输出流和其他输出流（如文件输出流）。

 

 

 

 

 

  • printf——针对标准输出流(stdout)的，将数据以格式化的形式
  • scanf——针对标准输入流(stdin)的，从键盘上输入格式化的数据
  • fprintf ——针对所有输出流的，格式化的输出函数
  • fscanf——针对虽有输入流的，格式化输入函数
  • sprintf——将格式化的数据转换成字符串
  • sscanf ——从字符串中提取出格式化的数据

💯文件的随机读写

⭐fseek

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）。 

 

⭐ftell 

 返回文件指针相对于起始位置的偏移量

long int ftell ( FILE * stream );

例子：

#include <stdio.h>
int main ()
{FILE * pFile;long size;pFile = fopen ("myfile.txt","rb");if (pFile==NULL)perror ("Error opening file");else{fseek (pFile, 0, SEEK_END); // non-portablesize=ftell (pFile);fclose (pFile);printf ("Size of myfile.txt: %ld bytes.\n",size);}return 0;
}

⭐rewind

让文件指针的位置回到文件的起始位置

void rewind ( FILE * stream );

例子：

#include <stdio.h>
int main ()
{int n;FILE * pFile;char buffer [27];pFile = fopen ("myfile.txt","w+");for ( n='A' ; n<='Z' ; n++)fputc ( n, pFile);rewind (pFile);fread (buffer,1,26,pFile);fclose (pFile);buffer[26]='\0';printf(buffer);return 0;
}

💯文件读取结束的判定

文件读取结束有2种原因:

  1. 遇到文件末尾结束(正常结束)
  2. 文件读取失败

⭐错误使用feof

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。

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

 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 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{int c; // 注意：int，⾮char，要求处理EOFFILE* 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EOFwhile ((c = fgetc(fp)) != 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(fp))puts("I/O error when reading");else if (feof(fp))puts("End of file reached successfully");fclose(fp);
}

 二进制文件的读取结束：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。
#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 = 0; n < SIZE; ++n)printf("%f ", b[n]);putchar('\n');} else { // error handlingif (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

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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