【C语言进阶（13）】文件操作
文章目录
- Ⅰ 什么是文件
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- 1. 文件分类
- 2. 文件名
- Ⅱ 文本文件和二进制文件
- Ⅲ 文件缓冲区
- Ⅳ 文件的打开和关闭
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- 1. 文件指针
- 2. 文件的打开和关闭
- 3. 文件打开方式
- Ⅴ 文件的顺序读写
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- 1. fputc 写入一个字符
- 2. fgetc 读取一个字符
- 3. fputs 覆盖并写入一行数据
- 4. fgets 读取指定长度的数据
- 5. fprintf 格式化输出
- 6. fscanf 格式化输入
- 7. fwrite 二进制输出文件
- 8. fread 读取二进制文件信息
- 9. sprintf 格式化数据转换成字符串
- 10. sscanf 字符串转换成格式化数据
- Ⅵ 文件的随机读写
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- 1. fseek
- 2. ftell
- 3. rewind
- Ⅶ 文件读取结束的判定
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- 1. 错误使用的 feof
- 2. 正确使用的 feof
为什么要使用文件
- 程序运行起来时，程序中的数据都是放在内存中的，如果要保存这些数据不至于丢失，此时就需要使用文件来保存信息。
- 文件时放在硬盘上的数据，硬件正常的情况下放在硬盘上的文件数据是不会丢失的。
Ⅰ 什么是文件
1. 文件分类
- 在程序设计中，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）。
- 文件其实就是一种存放数据的介质（媒介）。
1. 程序文件
- 写程序涉及到的文件就是程序文件。
- 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)。
2. 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，例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。
- 程序文件或者其他应用程序可以操作的文件，称为数据文件。
- 本文讨论的为数据文件
2. 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（文件名可以没有后缀）。
Ⅱ 文本文件和二进制文件
- 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。
1. 文本文件
- 数据以ASCLL的形式存到文件里的形成叫做文本文件，也叫ASCLL文件。
- 肉眼能看的懂的是给人看的，用记事本打开是一些字符的，文本文件放的都是文本。
2. 二进制文件
- 一个数据在内存中是怎么存的放到文件里就是怎么存，以二进制的形式存到文件中。
- 肉眼看不懂，用记事本打开是一堆乱码的文件，是给机器看的。
举个例子
将 10000 存到文件中的两种方式
- 文本文件：以 ASCII 码的形式存储。将10000分成 ‘1’,‘0’,‘0’,‘0’,‘0’, 这五个字符，存储每个字符对应的 ASCII 码值。占 5 个字节的空间。
- 二进制文件：直接将 10000 转成二进制存储到文件当中。占 4 个字节的空间。
- 显然，将文件以二进制的形式存储不仅从安全性来说，亦或者从节省空间的角度上来看都更加适合一点。
Ⅲ 文件缓冲区
- 当一个程序要 读 / 写 文件的时候，系统会自动为这次读/写文件创建一块内存区域。
- 这块区域被称为文件缓冲区，文件缓冲区又被分为输入缓冲区和输出缓冲区。
- 从内存向磁盘输出数据会先送到内存中的输出缓冲区，装满输出缓冲区之后才一次送到磁盘上。
- 如果从磁盘上向计算机读入数据，则从磁盘文件中读取数据输入到内存中的输入缓冲区，装满输入缓冲区之后，再从缓冲区逐个的将数据送到程序数据区(程序变量等)。
举个例子
while(1)
{
sleep (1);
printf("hello world");
}
- hello world不是一股脑的全部打印出来，而是先放在输出缓冲区，等输出缓冲区满了才一次性打印到屏幕上。
Ⅳ 文件的打开和关闭
1. 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。该结构体类型是有系统声明的，取名FILE。
文件类型声明
typedef struct _iobuf
{
char* _ptr;
int _cnt;
char* _base;
int _flag;
int _file;
int _charbuf;
int _bufsiz;
char* _tmpfname;
}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。
- 一般都是通过一个 FILE 的指针来维护这个 FILE 结构的变量。
- 通过文件指针变量能够找到与它关联的文件。
定义文件指针
FILE* pf = NULL;//pf 就是一个文件指针，暂时还没有指向任何文件
2. 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，会返回一个 FILE* 的指针变量指向该文件。
- ANSIC 规定使用fopen函数来打开文件，fclose来关闭文件。
- 打开文件如果失败会返回 NULL
fopen 打开文件
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
- 以 mode 的形式打开 filename 文件并返回一个指向该文件的文件指针。
- 如果打开失败会返回 NULL。
fclose 关闭文件
int fclose ( FILE * stream );
- 关闭文件指针指向的文件。
3. 文件打开方式
| 文件打开方式 | 含义 | 如果指定文件不存在 |
|---|---|---|
| “r”（只读） | 为了输入数据，打开一个已经存在的文本文件 | 出错 |
| “w”（只写） | 为了输出数据，打开一个文本文件 | 建立一个新的文件 |
| “a”（追加） | 向文本文件尾添加数据 | 建立一个新的文件 |
| “rb”（只读） | 为了输入数据，打开一个二进制文件 | 出错 |
| “ab”（追加） | 向一个二进制文件尾添加数据 | 出错 |
| “r+”（读写） | 为了读和写，打开一个文本文件 | 出错 |
| “w+”（读写） | 为了读和写，新建一个新的文件 | 建立一个新的文件 |
| “a+”（读写） | 打开一个文件，在文件尾进行读写 | 建立一个新的文件 |
| “rb+”（读写） | 为了读和写打开一个二进制文件 | 出错 |
| “wb+”（读写） | 为了读和写，新建一个新的二进制文件 | 建立一个新的文件 |
| “ab+”（读写） | 打开一个二进制文件，在文件尾进行读和写 | 建立一个新的文件 |
举个例子
- 以 “w” 的方式打开 data.txt 文件进行写操作，如果该文件不存在，则自动创建一个 data.txt 文件。
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt", "w"); //以只写形式打开 data.txt 文件并返回指向该文件的指针
if (NULL != pf) //判断文件指针是否为空（文件打开失败）
{
//写文件操作...
fclose(pf); //关闭文件指针 pf 指向的文件
pf = NULL; //不能让该指针继续指向文件信息区
}
return 0;
}
Ⅴ 文件的顺序读写
- 按照一定的顺序对文件进行 读 / 写 操作。
- 做不到不按顺序的读写。比如 abcdef，只能从 a 开始按顺序读写，做不到一上来就对 f 进行读写。
| 函数名 | 函数功能 | 适用于 |
|---|---|---|
| fputc | 字符输出函数 | 所有输出流 |
| fgetc | 字符输入函数 | 所有输入流 |
| fputs | 文本行输出函数 | 所有输出流 |
| fgets | 文本行输入函数 | 所有输入流 |
| fprintf | 格式化输入函数 | 所有输出流 |
| fscanf | 格式化输入函数 | 所有输入流 |
| fwrite | 二进制输出函数 | 文件 |
| fread | 二进制输入函数 | 文件 |
1. fputc 写入一个字符
- 写入单个字符到文件中。
函数原型
int fputc ( int character, FILE * stream );
函数用例
fputc('a', pf);//将字符 a 写入到 pf 指向的文件中
2. fgetc 读取一个字符
- 从文件中读取一个字符到程序数据区。
函数原型
int fgetc ( FILE * stream );
函数用例
int ch = fgetc(pf); //从 pf 指向的文件中读取一个字符放到 ch 中
if (ch != EOF) //读取成功，EOF 本质是 -1 所以 ch 得是整型
{
printf("%c\n", ch);
}
3. fputs 覆盖并写入一行数据
- 写入一行字符到文件中。
函数原型
char* fputs(char* string, FILE * stream);
函数用例
fputs("hello world!\n", pf);//将字符串覆盖写入到 pf 指向的文件中
4. fgets 读取指定长度的数据
函数原型
char * fgets ( char * str, int num, FILE * stream );
- 从文件指针指向的文件里，读取 num-1 个字符，放到字符串数组 str 中去。
函数用例
char str[10] = { 0 };
fgets(str, 5, pf);//从 pf 指向的 data.txt 文件中读取 5-1 个字符放到 str 中
printf("%s\n", str);
5. fprintf 格式化输出
- 将数据按照指定格式输出到文件中。
- printf 是将数据输出到屏幕上，fprintf 则是输出到文件里，两者的区别仅此而已。
函数原型
int fprintf ( FILE * stream, const char * format, ... );
函数用例
- 将结构体信息输出文件中。
struct S
{
float f;
char c;
int n;
};
int main()
{
struct S s = { 3.14f,'w',100 };
FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
if (NULL != pf)
{
fprintf(pf, "%f %c %d", s.f, s.c, s.n);//将结构内的数据按照指定的格式输出到 pf 指向的文件中
fclose(pf);
pf = NULL;
}
return 0;
}
6. fscanf 格式化输入
- 将文件中的数据按照指定的格式读取到程序中。
函数原型
int fscanf ( FILE * stream, const char * format, ... );
- scanf 从键盘获取数据，fscanf 则是从文件中获取数据
函数实例
struct S
{
float f;
char c;
int n;
};
int main()
{
struct S s = { 0 };
FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
if (NULL != pf)
{
fscanf(pf, "%f %c %d", &(s.f), &(s.c), &(s.n));//将 pf 指向文件中的内容以指定格式读取到结构体中
printf("%f %c %d\n", s.f, s.c, s.n);
fclose(pf);
pf = NULL;
}
return 0;
}
7. fwrite 二进制输出文件
- 将数据以二进制的形式写入到文件中。
函数原型
size_t fwrite ( const void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );
执行顺序
函数用例
int main()
{
int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
FILE* pf = fopen("data.txt", "wb");//二进制输出
if (pf != NULL) //二进制的写文件
{
fwrite(arr, sizeof(arr[0]), sz, pf);//将 arr 内的 40 个字节的内容写入文件
fclose(pf);
pf = NULL;
}
return 0;
}
8. fread 读取二进制文件信息
- 将文件内容以二进制的形式读取出来。
函数原型
size_t fread ( void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );
执行顺序
函数用例
int main()
{
int arr[10] = { 0 };
int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
FILE* pf = fopen("data.txt", "rb");
if (pf != NULL)
{
fread(arr, sizeof(arr[0]), sz, pf);//将二进制文件中的内容读取出来
for (int i = 0; i < sz; i++)
{
printf("%d ", arr[i]);
}
fclose(pf);
pf = NULL;
}
return 0;
}
9. sprintf 格式化数据转换成字符串
- 将格式化的数据输出到字符串中。
函数原型
int sprintf ( char * str, const char * format, ... );
函数用例
struct S
{
float f;
char c;
int n;
};
int main()
{
struct S s = { 3.14f,'w',100 };
char str[100] = { 0 };
sprintf(str, "%f %c %d", s.f, s.c, s.n);//将指定格式的数据转换成字符串后存到 str 中
printf("%s\n", str);
return 0;
}
10. sscanf 字符串转换成格式化数据
- 从字符串中将数据以格式化的形式输入。
函数原型
int sscanf ( const char * s, const char * format, ...);
函数用例
struct S
{
float f;
char c;
int n;
};
int main()
{
struct S s = { 0 };
char str[100] = "3.140000 w 100";
sscanf(str, "%f %c %d", &(s.f), &(s.c), &(s.n));//str 内的数据转换成指定格式然后输入到结构体中
printf("%f %c %d\n", s.f, s.c, s.n);
return 0;
}
Ⅵ 文件的随机读写
- 文件的顺序读写只能按照顺序进行读写，abcdef 只能从 a 开始读写，做不到一上来就对 f 进行读写，所以这时候就有了随机读写函数。
1. fseek
- 根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。
函数原型
int fseek ( FILE * stream, long int offset, int origin );
- offset：偏移量，根据文件指针的位置偏移 offset 个字节找到该字符
- origin：文件指针的起始位置
起始位置
- SEEK_CUR：文件指针的当前位置。
- SEEK_END：文件的末尾位置（末尾：最后一个字符的后面）。
- SEEK_SET：文件的起始位置。
函数用例
int main()
{
int ch = 0;
FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
if (NULL == pf)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//要读取从头开始向后偏移 2 个单位的字符
fseek(pf, 2, SEEK_SET);//从头开始
ch = fgetc(pf);
printf("从头开始读取：%c\n", ch);
//拿到当前文件指针所处位置向后偏移 2 个单位的字符
fseek(pf, 2, SEEK_CUR);//从当前位置开始
ch = fgetc(pf);
printf("从当前位置开始读取：%c\n", ch);
//要读取从尾开始向前偏移 2 个单位的字符
fseek(pf, -2, SEEK_END);//从尾开始
ch = fgetc(pf);
printf("从尾开始读取：%c\n", ch);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
2. ftell
- 返回文件指针相对于起始位置的偏移量。
函数原型
long int ftell ( FILE * stream );
函数用例
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
if (NULL != pf)
{
int ch = 0;
ch = fgetc(pf);//在读取一个字符之后，文件指针自动向后偏移一个单位
printf("文件指针相对于文件起始位置的偏移量是 %d\n", ftell(pf));
fclose(pf);
pf = NULL;
}
return 0;
}
3. rewind
- 让文件指针的位置回到文件的起始位置。
函数原型
void rewind ( FILE * stream );
函数用例
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
if (NULL == pf)
{
perror("fopen");
return 1;
}
int ch1 = fgetc(pf);//获取字符a，然后让文件指针往后偏移 1 位指向 b,
printf("%c\n", ch1);
rewind(pf); //让文件指针回到文件的起始位置，还是指向 a
int ch2 = fgetc(pf);//还是获取字符a
printf("%c\n", ch2);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
Ⅶ 文件读取结束的判定
1. 错误使用的 feof
- 在文件读取过程中，不能用 feof 函数的返回值直接判断文件是否结束。
feof 的作用
- 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
判断文件是否读取结束
- 文本文件：判断返回值是否为 EOF （ fgetc ），或者 NULL （ fgets ）
- 二进制文件：判断返回值是否小于实际要读的个数。
2. 正确使用的 feof
判断文件文件读取结束的两个函数
- ferror：在文件读取结束后，用来判断文件是否因为读取过程中遇到错误而结束。
- feof：在文件读取结束后，用来判断你文件是否引文读取过程中遇到文件结束标志而结束。
文本文件的例子
int main()
{
int ch = 0; //EOF 本质是 -1，ch 得是整型才能和 EOF 比较
FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
if (NULL == pf)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//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 ((ch = fgetc(pf)) != EOF)
{
putchar(ch);
}
//判断是什么原因结束的
if (ferror(pf)) //
{
puts("I/O error when reading");
}
else if (feof(pf)) //文件正常读取结束
{
puts("End of file reached successfully");
}
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
二进制文件的例子
#define SIZE 5
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt", "rb");
int arr[SIZE] = { 0 };
if (NULL == pf)
{
perror("fopen");
return 1;
}
size_t num = fread(arr, sizeof(arr[0]), SIZE, pf);
//fread 的返回值是每次读取到的字符个数
if (SIZE == num)//返回值如果是读取到的字符个数，则读取成功
{
printf("Array read successfully\n");
}
else //汇报读取失败的原因
{
if (ferror(pf))
{
printf("读取中出现错误\n");
}
else if (feof(pf))
{
printf("读取到文件尾\n");
}
}
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}