C语言实现随机读写文件的函数详解

在上一篇博客中,我详细讲解了如何使用C语言顺序读写文件。所谓顺序读写,就是按照顺序,挨个挨个的读或者写,换句话说,我必须先读第一个,再读第二个,接着读第三个,以此类推,而不能一上来就读第五个。这样就不够灵活,因为有时候我们想读写文件的任意位置。这就需要使用文件的随机读写。

文件的随机读写,可以在文件中指定的任意位置读或者写。这是怎么做到的呢?事实上,当我们顺序读写文件时,文件中会有一个指针记录你读(或者写)到哪了。比如,一个文件里存着"abcdefg",当我们打开文件时,这个指针默认指向了第一个字符a,当你用fgetc读完a后,这个指针就指向了下一个字符b,当你再使用fgetc读取文件时就读到了b,以此类推。如果我们想一上来就读e,除了按照顺序读写的方法,把前面的abcd全都读走,还有一种方法,直接让这个指针指向e,就可以了。

所以,文件的随机读写,本质上是改变记录读写位置的指针的指向,就能够读写任意位置了。下面我们将学习与此相关的3个函数,分别是:

1.fseek,改变该指针的指向。

2.ftell,获取该指针相对于起始位置的偏移量。

3.rewind,使文件指针指向起始位置。

1.fseek

前面已经剧透过了,fseek可以改变记录读写位置的指针的指向,从而实现文件的随机读写。该函数的声明如下:

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

第一个参数大家都很熟悉了,就是一个文件指针,告诉fseek我现在操作的是哪个文件。

第二个参数,offset是偏移量的意思,大家先记住。第三个参数,origin,顾名思义,即“起始位置”。后面两个参数让人摸不着头脑,但是配合起来就很有意思了。

举个例子:假设一个文件中存有abcdefg,当你用fopen打开这个文件时,一个记录读写位置的指针就指向了起始位置,也就是指向了a。如果我想读取第5个字符,即e呢?那我就要让这个指针指向e,这样再fgetc就能读到e了。

我可以这样算:e相对于起始位置a,向右偏移了4个字符,因为相对于a,a自己的偏移量是0,b是1,c是2,d是3,e自然是4。那么,偏移量offset(fseek的第二个参数)就是4,这个4是相对于起始位置的,这个“相对于”哪里,也就是origin(fseek的第三个参数)的位置,此时origin就是“起始位置”,明白了吧。而fseek用一个宏SEEK_SET来表示“起始位置”,所以此时fseek的调用如下:

fseek(pf, 4, SEEK_SET);

下面我们来验证一下。先在工程目录下创建一个文件,文件名是test.txt,然后在里面输入abcdefg。

C语言实现随机读写文件的函数详解_第1张图片

按照打开文件->读文件->关闭文件的顺序,写代码:

#include 

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	fseek(pf, 4, SEEK_SET);
	putchar(fgetc(pf));

	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

打开文件后,使用fseek让记录读写位置的指针指向e,接着用fgetc读取e并用putchar打印出来,输出结果如下:

C语言实现随机读写文件的函数详解_第2张图片

我们就成功跳过了前面的abcd,直接读取到e,实现了文件的随机读写。

当然,读取到e不止有这一种写法。fseek的第三个参数origin有三种取值,分别是:

1.SEEK_SET,表示起始位置。

2.SEEK_CUR,表示当前指向的位置。

3.SEEK_END,表示文件末尾。

SEEK_SET和SEEK_CUR都很好理解,需要注意的是,SEEK_END不是指向最后一个字符,而是指向最后一个字符的下一个位置。比如,一个文件中存有abcdefg,SEEK_END不是指向g,而是指向g的下一个位置。所以同样是读到e,如果origin是SEEK_END,offset就应该是-3,因为g的偏移量是-1,f是-2,所以e是-3。把上面代码中的fseek的调用方式改一下,其他不变:

fseek(pf, -3, SEEK_END);

也可以读到e,因为在执行完上面这行代码后,记录读写位置的指针就指向了e,所以读取时就跳过了前面的abcd,直接读到e。说明一下,由于读写前该指针指向了e,调用fgetc读完e后,该指针就指向了e后面的f,也就是说,此时SEEK_CUR就指向了f,如果我们想读到b呢?可以数一下,abcdefg,b相对于SEEK_CUR(指向f)的偏移量就是-4,如果像下面的代码这样写:

#include 

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	fseek(pf, -3, SEEK_END); // 指向e
	putchar(fgetc(pf)); // 读完e后指向f

	fseek(pf, -4, SEEK_CUR); // 指向b
	putchar(fgetc(pf)); // 读完b后指向c

	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

输出结果如下:

C语言实现随机读写文件的函数详解_第3张图片

2.ftell

我如果想知道此时记录读写位置的指针相对于起始位置的偏移量(即相对于SEEK_SET的偏移量)是多少,就可以问问ftell函数。该函数声明如下:

long int ftell ( FILE * stream );

ftell会返回当前相对于起始位置的偏移量。比如前面的例子中调用:

#include 

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	fseek(pf, -3, SEEK_END); // 指向e
	putchar(fgetc(pf)); // 读完e后指向f

	fseek(pf, -4, SEEK_CUR); // 指向b
	putchar(fgetc(pf)); // 读完b后指向c

	printf("\n%ld\n", ftell(pf));

	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

由于此时记录文件读写位置的指针指向了c,偏移量是2(a为0,b为1,c为2),所以会输出2。

C语言实现随机读写文件的函数详解_第4张图片

3.rewind

rewind的作用是,让指向文件读写位置的指针指向文件的起始位置。该函数声明如下:

void rewind ( FILE * stream );

其实非常简单,rewind(pf);和fseek(pf, 0, SEEK_SET);是等价的。

在前面的例子中,记录文件读写位置的指针左右横跳,最后指向了c,此时ftell也返回了2,这时如果我rewind一下,该指针就又指向了起始位置,即a,再ftell就能知道偏移量回到了0,如果再fgetc,就能重新读取到a了。代码如下:

#include 

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	fseek(pf, -3, SEEK_END); // 指向e
	putchar(fgetc(pf)); // 读完e后指向f

	fseek(pf, -4, SEEK_CUR); // 指向b
	putchar(fgetc(pf)); // 读完b后指向c

	printf("\n%ld\n", ftell(pf));

	rewind(pf);
	printf("%ld\n", ftell(pf));
	putchar(fgetc(pf)); // a

	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

输出结果:

C语言实现随机读写文件的函数详解_第5张图片

当然,把上述代码中的rewind(pf);换成fseek(pf, 0, SEEK_SET);的效果是一样的。

总结

1.文件的随机读写本质上是改变一个指向文件读写位置的指针的指向。

2.使用fseek和rewind函数可以做到(1)这一点。其中,fseek需要知道该指针需要指向的新的位置,具体需要一个相对于某起始位置(origin)的偏移量(offset),其中origin可以取值为SEEK_SET(文件的起始位置),SEEK_END(文件的结束位置)和SEEK_CUR(当前位置)。rewind函数会让该指针直接指向SEEK_SET,所以rewind(pf);等价于fseek(pf, 0, SEEK_SET);。

3.使用ftell函数可以获取当前该指针相对于起始位置的偏移量。

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