C语言-文件
文件
1. 简介
文件用来存放程序、文档、音频、视频数据、图片等数据的。
文件就是存放在磁盘上的，一些数据的集合。
在 windows 下可以通过写字板或记事本打开文本文件对文件进行编辑保存。写字板和记事本是微软程序员写的程序，对文件进行打开、显示、读写、关闭。
作为一个程序员，必须掌握编程实现创建、写入、读取文件等操作对文件的操作是经常要用到的知识，比如：写飞秋软件传送文件 等
2. 分类
2.1 磁盘文件
指一组相关数据的有序集合，通常 存储在外部介质(如磁盘)上，使用时才调入内存。
如：我们在计算机上见到的文本文档，图片，视频，音频等文件
2.2 设备文件
在操作系统中把每一个与主机相连的 输入、输出设备 看着 是一个文件`，把 他们的输入、输出等同于对磁盘文件的读和写。
键盘：标准输入文件
屏幕：标准输出文件
其他设备：打印机,触摸屏,摄像头,音响等
在Linux操作系统中，每一个外部设备都在 /dev 目录下有对应的一个设备文件，我们程序中想要操作设备，就必须对其所对应的文件进行操作
3. 标准io库函数对磁盘文件的读写特点
3.1 文件缓冲区
缓冲区的目的：提高磁盘使用效率
文件缓冲区是库函数申请的一段内存，由库函数对其进行操作，程序员没有必要知道存放在哪里，只需要知道对文件操作的时候的一些缓冲特点即可
3.2 刷新缓冲区的情况
3.2.1 行刷新
概念：
标准io库函数，往
标准输出(屏幕)输出东西的时候是行缓冲，所谓的行缓冲，就是缓冲区碰到换行符的时候才刷新缓冲区
示例：
#include 3.2.2 满刷新
概念：
标准io库函数，往普通文件读写数据的，是全缓冲的，碰到换行符也不刷新缓冲区，即 缓冲区满了，才刷新缓冲区
示例：
#include 3.2.3 强制刷新
概念：
通过
调用fflush方法实现
示例：
#include 3.2.4 关闭刷新
概念：
当
程序关闭时，会刷新缓冲区中的内容
示例：
#include 3.2.5 无刷新
概念：
在读写文件的时候，通过
系统调用io(read write)对文件进行读写数据，这个时候是无缓冲的，即写数据会立马进入文件，读数据会立马进入内存
4. 磁盘文件分类
注意：
任何文件在物理上都是以二进制存储
4.1 以编码方式分为：
二进制文件：基于值编码
如: 音频文件(mp3):二进制文件 图片文件（bmp）文件，一个像素点由两个字节来描述*****######&&&&& *代表红色的值 #代表绿色的值 &代表蓝色的值 二进制文件以位来表示一个意思。文本文件：基于字符编码
如: 歌词文件(lrc):文本文件
4.2 值编码与字符编码的区别
5:
- 值编码:0000 0101
- 字符编码:对应的AScLL码(win+r,输入charmap查看):0x0035(十六进制) 0011 0101
4.3 二进制文件与文本文件对比
译码:
- 文本文件编码基于字符定长，译码容易些；
- 二进制文件编码是变长的,译码难一些（不同的二进制文件格式,有不同的译码方式）。
空间利用率:
- 二进制文件用一个比特来代表一个意思(位操作);
- 而文本文件任何一个意思至少是一个字符。
- 二进制文件，空间利用率高。
可读性:
- 文本文件用通用的记事本工具就几乎可以浏览所有文本文件
- 二进制文件需要一个具体的文件解码器,比如读 BMP 文件,必须用读图软件。
总结一下:
- 文件在硬盘上存储的时候,物理上都是用二进制来存储的。
- 咱们的
标准io库函数，对文件操作的时候，不管文件的编码格式(字符编码、或二进制)，而 是按字节对文件进行读写，所以咱们管文件又叫流式文件，即把文件看成一个字节流。
5. 文件指针
5.1 简介
文件指针 在程序中用来标示（代表）一个文件的，在 打开文件的时候得到文件指针，文件指针 就用来代表 打开的文件。
咱们对文件进行读、写、关闭等操作的时候，对文件指针进行操作即可，即咱们将文件指针，传给读、写、关闭等函数，那些函数就知道要对哪个文件进行操作。
5.2 定义文件指针
语法：
FILE * 指针变量名;
注意事项：
FILE 为大写，需要包含
FILE是系统使用 typedef 定义出来的有关文件信息的一种结构体类型，结构中含有文件名、文件状态和文件当前位置等信息一般情况下，我们
操作文件前必须定义一个文件指针标示 我们将要操作的文件， 实际编程中使用库函数操作文件，无需关心 FILE 结构体的细节 ，只需要将文件指针传给 io 库函数，库函数再 通过 FILE 结构体里的信息对文件进行操作 。FILE在studio.h文件中声明
typedef struct { short level; //缓冲区“满”或“空”的程度 unsigned flags; //文件状态标志 char fd; //文件描述符 unsigned charhold; //如无缓冲区不读取字符 short bsize; //缓冲区的大小 unsigned char *buffer; //数据缓冲区的位置 unsigned ar*curp; //指针，当前的指向 unsigned istemp; //临时文件，指示器 shorttoken; //用于有效性检查 ｝FILE； //在缓冲文件系统中,每个被使用的文件都要在内存中开辟一块 FILE 类型的区域, 存放与操作文件相关的信息
补充：
c 语言中有
三个特殊的文件指针无需定义，在程序中可以直接使用
stdin： 标准输入 默认为当前终端（键盘）
- 我们使用的 scanf、getchar 函数默认从此终端获得数据
stdout：标准输出 默认为当前终端（屏幕）
- 我们使用的 printf、puts 函数默认输出信息到此终端
stderr：标准错误输出设备文件 默认为当前终端（屏幕）
- 当我们程序出错使用:perror 函数时信息打印在此终端
5.3 使用步骤
1、打开文件获取文件指针
2、操作文件指针
读 写
3、关闭文件
5.4 操作文件函数
5.4.1 fopen打开文件
作用：打开文件
函数：
FILE *fopen(const char * path,const char * mode);
头文件：
参数：
path：打开的文件地址
- 相对路径
- 绝对路径
mode：打开的模式
r：只读
- 特点：文件不存在返回NULL，文件存在返回文件指针
w：只写
- 特点：文件不存在，创建文件。文件存在清空文件原内容，在打开，文件打不开(如:只读文件)，返回NULL
a：追加
- 特点：文件不存在，创建文件。文件存在原文件末尾操作。
+：同时以读写打开指定文件r+：以可读、可写的方式打开文件(不创建新文件)w+：以可读、可写的方式打开文件(文件不存在,创建文件,文件存在清空原内容,打开)a+：以添加方式打开文件，打开文件并在末尾更改文件(如果文件不存在，则创建文件)b：二进制文件t：文本文件rb：二进制文件只读wb：二进制文件只写ab：二进制文件追加
5.4.2 fclose关闭文件
作用：关闭文件
函数：
int fclose(FILE *fp);
参数：
- fp：要关闭的文件指针
返回值:
- 0：关闭成功
- 非0：关闭失败
示例：
#include 5.4.3 fflush冲刷缓冲区
语法：一般用于写入文件时
int fflush(FILE *stream);
参数:
- stream:要冲刷的文件指针
5.4.4 fgetc/ fputc
fgetc 作用：一次读取一个字符
函数 ：
int fgetc(FILE *stream);
参数：
- stream：读取的文件指针
返回值:
- 读取到的字符
注意:
- 以t的方式：读到文件结尾返回 EOF，EOF是在stdio.h文件中定义的 符号常量，值为-1。再做判断时，不需要用引号包裹。
- 以b的方式：读到文件结尾，使用 feof(后面会讲)判断结尾
示例：
#include fputc 作用：一次写入一个字符
函数：
int fputc(int c, FILE *stream)
参数：
- c：写入的数据
- stream：写入的文件指针
返回值:
- 如果输出成功，则
返回输出的字节值；- 如果
输出失败，则返回一个EOF。
示例：
#include 5.4.5 fgets/ fputs
fgets 作用：一次读取一个字符串
函数：
char *fgets(char* s,int size,FILE *stream);
参数：
- s：存储 读取到的字符串的 变量
- size：这是要读取的最大字符数(包括最后的空字符)。通常是使用以
str传递的数组长度。- stream：读取的
文件指针返回值:
- 成功返回
读取的字符- 失败返回NULL
注意:
- 读取到换行或文件结束
示例：
#include 
fputs 作用：一次写入一个字符串
语法：
int fputs(const char *s, FILE *stream);
参数：
- s：写入的字符串
- stream：写入的文件指针
返回值:
- 成功：返回写入的字节数
- 失败：返回-1
示例：
#include 5.4.6 fread/ fwrite
fread 语法：
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
功能：
- 从
stream所标示的文件中读取数据，一块是size 个字节，共nmemb 块，存放到 ptr指向的内存里参数：
- ptr：指向带有最小尺寸的size*nmemb字节的内存块的指针
- size：读取的每个元素的大小，单位字节
- nmemb：读取的元素个数
- stream：读取的文件指针
返回值:
- 实际读到的块数。
fwite：语法：
size_t fwrite(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
功能：
- 将
ptr指向的内存里的数据，向stream所标示的文件中写入数据，一块是size 个字节，共nmemb 块。参数：
- ptr：这是指向要
被写入的元素数组的指针。- size：这是要被写入的
每个元素的大小，以字节为单位。- nmemb：这是
元素的个数，每个元素的大小为 size字节。- stream：这是指向
FILE 对象的指针，该 FILE 对象指定了一个输出流。返回值:
- 实际写入的块数。
注意：
- fwrite 函数是将内存中的数据
原样输出到文件中（可以是结构体）。 - fread 函数是将文件中的数据
原样读取到内存里（可以是结构体）。
示例：
#include 运行结果：
5.4.7 fscanf/ fprintf
fscanf 语法：
int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...)
作用：从文件指针所标示的文件中获取输入 ( 即，从文件中格式化读取)
参数:
- stream：文件指针
- format：格式化字符串
- …：输入数据列表
返回值:
- 成功：该函数返回成功匹配和赋值的个数。如果
到达文件末尾或发生读错误，则返回EOF
fscanf和scanf函数类似：
- scanf 是从键盘（标准输入）获取输入；
- fscanf 是从文件指针所标示的文件中获取输入。
fprintf 语法：
int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...)
功能：将数据输出到文件指针所指定的文件中 (即 格式化写入文件)
参数：
- stream：文件指针
- format：格式化字符串
- …：输出数据列表
返回值:
- 成功：则返回写入的字符总数,
- 失败：返回一个负数。
fprintf和printf函数区别：
- printf 是将数据输出到屏幕上（标准输出）；
- fprintf 函数是将数据输出到文件指针所指定的文件中。
示例：
#include 运行结果：
6. 随机读写
- 前面介绍的对文件的读写方式都是
顺序读写，即读写文件只能从头开始，顺序读写各个数据； - 但在实际问题中常要求
只读写文件中某一指定的部分，例如：读取文件第 200–300 个字节 - 为了解决这个问题
移动文件内部的位置指针到需要读写的位置，再进行读写，这种读写称为随机读写；- 实现随机读写的关键是要按要求移动位置指针，这称为
文件的定位
6.1 rewind复位读写位置(开头)
作用：设定文件指针位置为 文件开头
语法：
void rewind(FILE *stream)
参数：
- stream：文件指针
示例：
#include <stdio.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
FILE *f = fopen("a.txt","r");
char str[50];
fgets(str,sizeof(str),f);
printf("%s",str);
rewind(f);
fgets(str,sizeof(str),f);
printf("%s",str);
printf("\n");
return 0;
}
结果：读写一次后，下次应该接着上次的位置，使用rewind()后第二次读写依旧在文件开头
6.2 fseek定位
作用：设置文件指针位置
语法：
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
参数：
- stream：文件指针
- offset：相对于whence的偏移量，以起始点为基点，向前、后移动的字节数，正数往文件末尾方向偏移，负数往文件开头方向偏移。
- whence：位置
- 0：开始；
- 1：当前位置；
- 2：结尾。
6.3 ftell 测量文件字节
作用：获取指针偏移量，测量文件读写位置距文件开始有多少字节
语法：
long ftell(FILE *stream)
参数：
- stream：文件指针
返回值:
- 文件读写位置距文件开始的字节数
示例：
#include