【C语言】文件操作（三）

前言
在文件操作（二）中我们学习了顺序读写文件的函数，在这篇博客中我们将学习⽂件的随机读写，⽂件读取结束的判定。

一、文件的随机读写

1.1 fseek

fseek 函数允许您在文件中移动文件指针到指定位置。这是进行随机访问的基础，因为您可以使用 fseek 定位到文件中的任何位置，并从那里进行读取或写入。

int fseek(FILE *stream, long int offset, int whence)
参数:
stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了流。
offset -- 这是相对 whence 的偏移量，以字节为单位。
whence -- 参照点，可以是 SEEK_SET（从文件开始位置开始移动），
          SEEK_CUR（从当前位置开始移动），
          或 SEEK_END（从文件末尾开始移动）。

返回值:
如果成功，则该函数返回零，否则返回非零值。

#include 
int main(){
	FILE* pFile;
	pFile = fopen("example.txt", "wb");//
	fputs("This is an apple.", pFile);//将"This is an apple."写入文件
	fseek(pFile, 9, SEEK_SET);//文件指针从文本开头，偏移量为9，最终指向‘n’
	fputs(" sam", pFile);//将" sam"写入文件
	fclose(pFile);
	return 0;
}

运行结果：

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1.2 ftell

ftell 函数用于获取当前文件指针的位置，以字节为单位。这可用于记录当前位置以便稍后进行恢复。

long int ftell(FILE *stream)
参数
stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了流。

返回值
ftell 函数的返回值是当前文件指针的位置偏移量，以字节为单位，从文件的开头开始计算。

#include 

int main() {
    FILE *file = fopen("example.txt", "r");
    
    if (file == NULL) {
        perror("无法打开文件");
        return 1;
    }

    long position;
    char buffer[256];

    // 获取当前文件指针位置
    position = ftell(file);
    printf("当前文件指针位置：%ld\n", position);

    // 读取文件的一部分数据
    fgets(buffer, sizeof(buffer), file);
    printf("读取的数据：%s\n", buffer);

    // 获取新的文件指针位置
    position = ftell(file);
    printf("当前文件指针位置：%ld\n", position);

    // 将文件指针重新定位到之前记录的位置
    fseek(file, position, SEEK_SET);

    // 再次读取相同的数据
    fgets(buffer, sizeof(buffer), file);
    printf("再次读取的数据：%s", buffer);

    fclose(file);

    return 0;
}

新建文件：

运行结果：

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1.3 rewind

rewind 函数用于将文件指针重新定位到文件的开头，等效于使用 fseek(file, 0, SEEK_SET)。

void rewind(FILE *stream);

#include 

int main() {
    FILE* file = fopen("example.txt", "r");

    if (file == NULL) {
        perror("无法打开文件");
        return 1;
    }

    char buffer[256];

    // 读取文件的一部分数据
    fgets(buffer, sizeof(buffer), file);
    printf("读取的数据：%s\n", buffer);

    // 将文件指针重新定位到文件的开头
    rewind(file);

    // 再次读取文件的一部分数据（与之前相同的数据）
    fgets(buffer, sizeof(buffer), file);
    printf("再次读取的数据：%s", buffer);

    fclose(file);

    return 0;
}

新建文件：

运行结果：

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二、文件读取结束的判定

2.1 ferror和feof

ferror 和 feof 是C标准库中用于处理文件流错误的两个函数，它们用于检测文件操作时可能发生的错误和文件流的结束。下面是它们的详细解释：

1. ferror 函数：

• ferror（file error）函数用于检测文件流中是否发生了错误。它的原型如下：

int ferror(FILE *stream);
如果在之前的文件操作中发生了错误，ferror 函数将返回非零值（通常是1），表示文件流出现了错误。
否则，它将返回零，表示没有错误发生。

2. feof 函数：

• feof（end of file）函数用于检测文件流是否已到达文件的结束。它的原型如下：

int feof(FILE *stream);
如果文件流已经到达文件的结束位置，feof 函数将返回非零值（通常是1），表示已经到达文件末尾。
否则，它将返回零，表示文件流尚未到达文件末尾。

实例：

#include 
#include 
int main(void){
	int c; // 注意：int，⾮char，要求处理EOF
	FILE* fp = fopen("test.txt", "r");
	if (!fp) {
		perror("文件打开失败");
		//EXIT_FAILURE 是一个标准的宏定义，通常表示程序以非正常状态退出。
		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)) != EOF) {
		putchar(c);
	}
	printf("\n");
	
	//判断是什么原因结束的
	if (ferror(fp))
		puts("读取数据时发生了输入/输出错误");
	else if (feof(fp))
		puts("文件内容到达文件末尾");
	fclose(fp);
}

新建文件：

运行结果：

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三、文件缓冲区

文件缓冲区是在文件输入/输出操作期间用于临时存储数据的内存区域。它有助于提高文件操作的效率，减少了频繁的磁盘访问，因为磁盘访问通常比内存访问慢得多。

文件缓冲区的工作方式如下：

1. 缓冲区的创建：在打开文件时，C标准库会为文件分配一个默认大小的缓冲区（通常是一块内存区域）。这个缓冲区称为文件缓冲区或流缓冲区。

2. 缓冲模式：文件可以处于不同的缓冲模式下，主要有两种模式：

   • 全缓冲：文件的输入/输出操作完全在缓冲区中进行，直到缓冲区满或刷新时才将数据写入磁盘或从磁盘读取数据。
   • 行缓冲：文件的输入/输出操作以行为单位进行，当遇到换行符 \n 时才刷新缓冲区。通常用于文本文件。
     可以使用 setvbuf 函数来更改缓冲模式。

3. 缓冲操作：当进行文件输入（如读取数据）时，数据首先被读入文件缓冲区。当进行文件输出（如写入数据）时，数据首先被写入文件缓冲区。

4. 刷新缓冲区：缓冲区的数据可以在以下情况下被刷新（即写入磁盘或从磁盘读取）：

   • 显式调用 fflush 函数。
   • 缓冲区满了（对于全缓冲模式）。
   • 遇到换行符 \n（对于行缓冲模式）。

5. 关闭文件：当关闭文件时，文件缓冲区中的剩余数据通常会被刷新到磁盘。

示例：

#include 

int main() {
    FILE *file = fopen("example.txt", "w");

    if (file == NULL) {
        perror("无法打开文件");
        return 1;
    }

    // 写入数据到文件缓冲区
    fprintf(file, "这是一行文本\n");

    // 关闭文件，缓冲区的数据会被刷新到磁盘
    fclose(file);

    return 0;
}

在上面的示例中，尽管我们在 fprintf 函数中写入了数据，但只有在 fclose 函数被调用时，数据才会被写入磁盘。这是因为关闭文件时会触发缓冲区的刷新操作。如果需要立即将数据写入磁盘，可以在 fprintf 后调用 fflush 函数。

结论：
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。

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