【C语言】文件操作
简单不先于复杂，而是在复杂之后。
文章目录
-
- 1. 为什么使用文件
- 2. 什么是文件
-
- 2.1 程序文件
- 2.2 数据文件
- 2.3 文件名
- 3. 文件的打开和关闭
-
- 3.1 文件指针
- 3.2 文件的打开与关闭
- 4. 文件的顺序读写
-
- 4.1 对比一组函数
- 4.2 文件版本通讯录
- 5. 文件的随机读写
-
- 5.1 fseek
- 5.2 ftell
- 5.3 rewind
- 6.文本文件和二进制文件
- 7. 文件读取结束的判定
-
- 7.1 被错误使用的 feof
- 8. 文件缓冲区
1. 为什么使用文件
在之前自定义类型的文章中，写了通讯录的程序，当通讯录运行起来的时候，可以给通讯录中增加、删除数据，此时数据是存放在内存中，当程序退出的时候，通讯录中的数据自然就不存在了，等下次运行通讯录程序的时候，数据又得重新录入，如果使用这样的通讯录就很不方便。
既然是通讯录就应该把信息记录下来，只有我们自己选择删除数据的时候，数据才不复存在。
这就涉及到了数据持久化的问题，一般数据持久化的方法有：把数据存放在磁盘文件、存放到数据库等方式。
使用文件可以将数据直接存放在电脑的硬盘上，做到了数据的持久化。
2. 什么是文件
磁盘上的文件是文件。
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（从文件功能角度来分类的）。
2.1 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）。
2.2 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，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。
FILE*可以理解成文件流任何一个C程序，只要运行起来就会默认打开3个流：
FILE* stdin- 标准输入流（键盘）FILE* stdout- 标准输出流（屏幕）FILE* stderr- 标准错误流（屏幕）
本章讨论的是数据文件。
在之前的文章中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入到磁盘上，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。
2.3 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。
3. 文件的打开和关闭
3.1 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。
例如，vs2013编译环境提供的 stdio.h头文件中有以下的文件类型声明：
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找到与它关联的文件。
比如：
3.2 文件的打开与关闭
文件在读写之前应该先打开文件，在使用结束后应该关闭文件.
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。
ANSIC 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);
打开方式如下：
| 文件使用方式 | 比特就业课-专注IT大学生就业的精品课程含义 | 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 |
| “wb”（只写） | 为了输出数据，打开一个二进制文件 | 建立一个新的文件 |
| “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，建议一个新的文件 | 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 |
4. 文件的顺序读写
| 功能 | 函数名 | 适用于 |
|---|---|---|
| 字符输入函数 | fgetc | 所有输入流 |
| 字符输出函数 | fputc | 所有输出流 |
| 文本行输入函数 | fgets | 所有输入流 |
| 文本行输出函数 | fputs | 所有输出流 |
| 格式化输入函数 | fscanf | 所有输入流 |
| 格式化输出函数 | fprintf | 所有输出流 |
| 二进制输入 | fread | 文件 |
| 二进制输出 | fwrite | 文件 |
#include如果需要操作其他路径下的文件，只需要将绝对路径添加到文件名前面即可。
路径中的 \ 需要转义
如果文件名前面什么都不写，叫做相对路径，在当前目录下。
#include#include写文件时如果文件中原来有数据，会把文件中的数据都清空，重新写入数据
如果想保留原来的数据，要追加：代码如下
#include
#include实际上读到的有效字符是4个，因为还会在末尾自动添加一个 ‘\0’。
所以在我们使用 fgets 来读文件的时候，要注意读取的数据个数预留出来’\0’的位置
这是一种更简洁的报错误信息的方法：
if (pf == NULL)
{
//printf("%s\n", strerror(errno));
perror("fopen");
return 1;
}
如果只想拿到错误信息，就用
strerror(errno)如果需要打印，就用`perror(“”)
struct S
{
char arr[10];
int age;
float score;
};
int main()
{
struct S s = { {"zhangsan"},25,50.5f };
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
fprintf(pf, "%s %d %f", s.arr, s.age, s.score);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
数据写到文件里之后，也可以把数据读出来：
struct S
{
char arr[10];
int age;
float score;
};
int main()
{
struct S s = { 0 };
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
fscanf(pf, "%s %d %f", s.arr, &(s.age), &(s.score));
printf("%s %d %f", s.arr, s.age, s.score);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
fprintf适用所有输出流，当然可以输出到屏幕上。
struct S
{
char arr[10];
int age;
float score;
};
int main()
{
struct S s = { 0 };
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
fscanf(pf, "%s %d %f", s.arr, &(s.age), &(s.score));
fprintf(stdout, "%s %d %f", s.arr, s.age, s.score);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
struct S
{
char arr[10];
int age;
float score;
};
int main()
{
struct S s = { "zhangsan",25,50.5f };
//以二进制形式写到文件中
FILE* pf = fopen("text.txt", "wb");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//以二进制的方式写
fwrite(&s, sizeof(struct S), 1, pf);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
struct S
{
char arr[10];
int age;
float score;
};
int main()
{
struct S s = { 0 };
FILE* pf = fopen("text.txt", "rb");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//以二进制的方式读
fread(&s, sizeof(struct S), 1, pf);
printf("%s %d %f\n", s.arr, s.age, s.score);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
4.1 对比一组函数
scanffscanfsscanf
printffprintfsprintf
struct S
{
char arr[10];
int age;
float score;
};
int main()
{
struct S s = { "zhangsan",25,50.5f };
struct S tmp = { 0 };
char buf[100] = {0};
//把 s 中的格式化数据转换成字符串
sprintf(buf, "%s %d %f", s.arr, s.age, s.score);
printf("字符串：%s\n", buf);
//从字符串 buf 中获取一个格式化的数据到 tmp 中
sscanf(buf, "%s %d %f", tmp.arr, &(tmp.age), &(tmp.score));
printf("格式化：%s %d %f", tmp.arr, tmp.age, tmp.score);
return 0;
}
4.2 文件版本通讯录
test.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"contact.h"
enum Option
{
EXIT,
ADD,
DEL,
SEARCH,
MODIFY,
SHOW,
SORT
};
void menu()
{
printf("**********************************************\n");
printf("*********** 1. add 2. del. *******\n");
printf("*********** 3. search 4. modify *******\n");
printf("*********** 5. show 6. sort *******\n");
printf("*********** 0. exit *******\n");
printf("**********************************************\n");
}
int main()
{
int input = 0;
Contact con;//通讯录
//初始化通讯录
InitContact(&con);
do
{
menu();
printf("请选择:>");
scanf("%d", &input);
switch (input)
{
case ADD:
AddContact(&con);
break;
case DEL:
DelContact(&con);
break;
case SEARCH:
SearchContact(&con);
break;
case MODIFY:
ModifyContact(&con);
break;
case SHOW:
ShowContact(&con);
break;
case SORT:
SortContact(&con);
break;
case EXIT:
SaveContact(&con);
DestroyContact(&con);
printf("退出通讯录\n");
break;
default:
printf("选择错误\n");
break;
}
} while (input);
return 0;
}
contact.h
#pragma once
#includecontact.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"contact.h"
//静态版本
//void InitContact(Contact* pc)
//{
// assert(pc);
// pc->count = 0;
// memset(pc->data, 0, sizeof(pc->data));
//}
void CheckCapacity(Contact* pc)
{
if (pc->count == pc->capacity)
{
PeoInfo* ptr = (PeoInfo*)realloc(pc->data, (pc->capacity + INC_SZ) * sizeof(PeoInfo));
if (ptr == NULL)
{
printf("AddContact:%s\n", strerror(errno));
return;
}
else
{
pc->data = ptr;
pc->capacity += INC_SZ;
printf("增容成功\n");
}
}
}
void LoadContact(Contact* pc)
{
FILE* pfread = fopen("contact.txt", "rb");
if (pfread == NULL)
{
perror("LoadContact");
return;
}
PeoInfo tmp = { 0 };
//fread 返回值是完整的读到的元素个数
while (fread(&tmp, sizeof(PeoInfo), 1, pfread) == 1)
{
CheckCapacity(pc);
pc->data[pc->count] = tmp;
pc->count++;
}
fclose(pfread);
pfread = NULL;
}
//动态版本
int InitContact(Contact* pc)
{
assert(pc);
pc->count = 0;
pc->data = (PeoInfo*)calloc(DEFAULT_SZ, sizeof(PeoInfo));
if (pc->data == NULL)
{
printf("InitContact:%s\n", strerror(errno));
return 1;
}
pc->capacity = DEFAULT_SZ;
//加载文件的信息到通讯录中
LoadContact(pc);
}
静态版本
//void AddContact(Contact* pc)
//{
// assert(pc);
// if (pc->count == MAX)
// {
// printf("通讯录已满，无法添加\n");
// return;
// }
//
// printf("请输入名字:>");
// scanf("%s", pc->data[pc->count].name);
//
// printf("请输入年龄:>");
// scanf("%d", &(pc->data[pc->count].age));
// //其他成员是数组，数组名本身就是地址，age是整形变量，所以要取地址
//
// printf("请输入性别:>");
// scanf("%s", pc->data[pc->count].sex);
//
// printf("请输入电话:>");
// scanf("%s", pc->data[pc->count].tele);
//
// printf("请输入地址:>");
// scanf("%s", pc->data[pc->count].addr);
//
// pc->count++;
// printf("增加成功\n");
//}
//
//动态版本
void AddContact(Contact* pc)
{
assert(pc);
//增容
CheckCapacity(pc);
printf("请输入名字:>");
scanf("%s", pc->data[pc->count].name);
printf("请输入年龄:>");
scanf("%d", &(pc->data[pc->count].age));
//其他成员是数组，数组名本身就是地址，age是整形变量，所以要取地址
printf("请输入性别:>");
scanf("%s", pc->data[pc->count].sex);
printf("请输入电话:>");
scanf("%s", pc->data[pc->count].tele);
printf("请输入地址:>");
scanf("%s", pc->data[pc->count].addr);
pc->count++;
printf("增加成功\n");
}
void ShowContact(const Contact* pc)
{
assert(pc);
int i = 0;
printf("%-20s\t%-5s\t%-5s\t%-12s\t%-30s\n", "名字", "年龄", "性别", "电话", "地址", "");
for (i = 0; i < pc->count; i++)
{
printf("%-20s\t%-3d\t%-5s\t%-12s\t%-30s\n",
pc->data[i].name,
pc->data[i].age,
pc->data[i].sex,
pc->data[i].tele,
pc->data[i].addr);
}
}
void DelContact(Contact* pc)
{
char name[MAX_NAME];
assert(pc);
if (pc->count == 0)
{
printf("通讯录为空，没有信息可以删除\n");
return;
}
printf("请输入要删除人的名字:>\n");
scanf("%s", name);
//1.查找
int pos = FindByName(pc, name);
if (pos == -1)
{
printf("要删除的人不存在\n");
return;
}
//2.删除
int i = 0;
for (i = pos; i < pc->count-1; i++)
{
pc->data[i] = pc->data[i + 1];
}
pc->count--;
printf("删除成功\n");
}
static int FindByName(Contact* pc, char name[])
{
assert(pc);
int i = 0;
for (i = 0; i < pc->count; i++)
{
if (0 == strcmp(pc->data[i].name, name))
{
return i;
}
}
return -1;
}
void SearchContact(const Contact* pc)
{
assert(pc);
char name[MAX_NAME];
printf("请输入要查找人的名字:>\n");
scanf("%s", name);
//1.查找
int pos = FindByName(pc, name);
if (pos == -1)
printf("要查找的人不存在\n");
else
printf("%-20s\t%-3d\t%-5s\t%-12s\t%-30s\n",
pc->data[pos].name,
pc->data[pos].age,
pc->data[pos].sex,
pc->data[pos].tele,
pc->data[pos].addr);
}
void ModifyContact(Contact* pc)
{
assert(pc);
char name[MAX_NAME];
printf("请输入要修改人的名字:>\n");
scanf("%s", name);
//1.查找
int pos = FindByName(pc, name);
if (pos == -1)
{
printf("要修改的人不存在\n");
}
else
{
printf("要修改人的信息已经查找到，接下来开始修改\n");
printf("请输入名字:>");
scanf("%s", pc->data[pos].name);
printf("请输入年龄:>");
scanf("%d", &(pc->data[pos].age));
printf("请输入性别:>");
scanf("%s", pc->data[pos].sex);
printf("请输入电话:>");
scanf("%s", pc->data[pos].tele);
printf("请输入地址:>");
scanf("%s", pc->data[pos].addr);
printf("修改成功\n");
}
}
int cmp_peo_bt_name(const void* e1, const void* e2)
{
return strcmp(((PeoInfo*)e1)->name, ((PeoInfo*)e2)->name);
}
//按照名字来排序
void SortContact(Contact* pc)
{
assert(pc);
qsort(pc->data, pc->count, sizeof(PeoInfo), cmp_peo_bt_name);
printf("排序成功\n");
}
void DestroyContact(Contact* pc)
{
assert(pc);
free(pc->data);
pc->data = NULL;
}
void SaveContact(const Contact* pc)
{
assert(pc);
FILE* pf_Write = fopen("contact.txt", "wb");
if (pf_Write == NULL)
{
perror("SaveContact");
return;
}
//写文件 - 二进制形式
int i = 0;
for (i = 0; i < pc->count; i++)
{
fwrite(pc->data + i, sizeof(PeoInfo), 1, pf_Write);
}
fclose(pf_Write);
pf_Write = NULL;
}
5. 文件的随机读写
5.1 fseek
根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。
int fseek (FILE * stream, long int offset, int orgin );
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include5.2 ftell
返回文件指针相对于起始位置的偏移量
long int ftell( FILE * stream);
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include5.3 rewind
让文件指针的位置回到文件的起始位置
void rewind (FILE * stream)
例子：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include6.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，如果不加转换地输出到外存，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 码值存储的文件就是文本文件。
字符一律以 ASCII 码值存储，数值型数据既可以用 ASCII 码值形式存储，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。（下有vs2013测试）
#include7. 文件读取结束的判定
7.1 被错误使用的 feof
牢记：在文件读取过程中，不能用 feof函数的返回值直接用来判断文件是否结束。
而是应用于当文件读取结束的时候，判断是读取失败结束，还是遇到文件尾结束。
-
文本文件读取是否结束，判断返回值是否是
EOF(fgetc)，或者NULL(fgets)例如：
fgetc判断是否为EOFfgets判断返回值是否为NULL
-
二进制文件读取结束判断，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
fread 的返回值返回的是实际读到的元素的个数
正确的使用：
文本文件的例子：
#include 二进制文件的例子：
#include 8. 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。
#include 这里可以得出一个结论：
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。
如果不做，可能会导致读写文件的问题。
ZE];
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 handling
if (feof(fp))
{
printf(“Error reading test.bin: unexpected end of file\n”);
}
else if (ferror(fp))
{
perror(“Error reading test.bin”);
}
}
fclose(fp);
}
## 8. 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。
[外链图片转存中...(img-qJTKSxrC-1704085609025)]
```c
#include
#include
//VS2013 WIN10环境测试
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
fputs("abcdef", pf);//先将代码放在输出缓冲区
printf("睡眠10秒-已经写数据了，打开test.txt文件，发现文件没有内容\n");
Sleep(10000);
printf("刷新缓冲区\n");
fflush(pf);//刷新缓冲区时，才将输出缓冲区的数据写到文件（磁盘）
//注：fflush 在高版本的VS上不能使用了
printf("再睡眠10秒-此时，再次打开test.txt文件，文件有内容了\n");
Sleep(10000);
fclose(pf);
//注：fclose在关闭文件的时候，也会刷新缓冲区
pf = NULL;
return 0;
}
这里可以得出一个结论：
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。
如果不做，可能会导致读写文件的问题。