『C语言进阶』文件操作

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文章目录

  • 前言
  • 一、什么是文件
    • 1.1 程序文件
    • 1.2 数据文件
    • 1.3 文件名
  • 二、文件的打开和关闭
    • 2.1 文件指针
    • 2.2 文件的打开和关闭
  • 三、文件的顺序读写
    • 3.1 顺序读写函数介绍
    • 3.2 读写函数的使用
      • 1. fputc（将字符写入流）
      • 2. fgetc（从流中获取字符）
      • 3. fputs（将字符串写入流）
      • 4. fgets (从流中获取字符串)
      • 5. fprintf （将格式化数据写入流）
      • 6. fscanf （从流中读取格式化数据）
      • 7. fwrite (写入要流式传输的数据块)
      • 8. fread （从流中读取数据块）
  • 四、文件的随机读写
    • 4.1 fseek （根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针）
    • 4.2 ftell （返回文件指针相对于起始位置的偏移量）
    • 4.3 rewind （让文件指针的位置回到文件的起始位置）
  • 五、文本文件和二进制文件
  • 六、文件读取结束的判断
  • 七、文件缓冲区

前言

当我们想把内容记录下来，选择删除数据的时候，数据才会不存在，这是关于数据持久化的问题，一般数据持久化的方法有：把数据存放在磁盘文件、存放在数据库等。

使用文件我们可以将文件直接存放在电脑硬盘上，做到了数据的持久化，下面就让小羊带大家学习文件操作~~

一、什么是文件

磁盘上的文件是文件；

程序设计中，从文件的功能来分，文件分为数据文件和程序文件；

1.1 程序文件

  • 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）

1.2 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。（这篇文章学习的是数据文件）

在以往我们处理数据的输入输出都是以终端为对象，就是从终端的键盘输入数据，运行结果显示到显示器上。但我们有时候会把信息输出到磁盘上，有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的文件。

1.3 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

文件名包括三部分：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，文件标识被称为文件名

二、文件的打开和关闭

2.1 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。该结构体类型是由系统声明的，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申明：

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乱自动创建一个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。（返回的是FILE*的指针变量，指向文件信息区的起始地址）

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2.2 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，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。

打开文件：

FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );

参数：
filename：包含要打开的文件的名称的 C 字符串。其值应遵循运行环境的文件名规范，并且可以包含路径。

mode:包含文件访问的模式。

返回值：如果文件成功打开，该函数将返回指向FILE对象的指针。

文件使用方式含义如果指定文件不存在
“r”（只读）为了输入数据，打开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建立一个新的文件
“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

注意：

输入的模式要用双引号引起来，这样就表示字符串，传过去的就是地址

关闭文件：

 int fclose ( FILE * stream );

参数：

指向指定要关闭的流的FILE对象的指针。

返回值：

如果流成功关闭，则返回零值。失败时，将返回EOF。

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{//打开文件，读文件FILE* pf = fopen("date.txt", "r");//默认的路径是test.c的路径//"r"注意是双引号if (p == NULL);{perror("fopen");return 1;}//关闭文件fclose(p);p = NULL;//这个指针变量不再使用的时候，置为空指针return 0;
}

三、文件的顺序读写

3.1 顺序读写函数介绍

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

C语言程序，只要运行起来，默认打开三个流：

  1. 标准输入流：stdin FILE*
  2. 标准输出流：stdout FILE*
  3. 标准错误流：stderr FILE*

要对文件操作时，只要产生一个与文件相关的流就可以。

读写数据时，我们把数据写入流中，读数据时从流中读

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3.2 读写函数的使用

1. fputc（将字符写入流）

int fputc ( int character, FILE * stream );

参数：

character:要输入的字符。

stream:指向标识输出流的FILE对象的指针。

fputc函数的应用：

#include<stdio.h>
int main()
{FILE* pf = fopen("date.txt", "w");if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}fputc('a', pf);fputc('b', pf);fputc('c', pf);fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

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#include<stdio.h>
int main()
{FILE* pf = fopen("date.txt", "w");if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}char ch = 0;for (ch = 'a'; ch <= 'z'; ch++){fputc(ch, pf);}fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

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内容在文件中显示出来就得打开文件关闭文件，为什么屏幕就不用呢？

因为在C语言中，程序运行起来，就会打开三个流：stdio—标准输入流，stdout—标准输出流（在屏幕中显示），stderr—标准错误流（这三个都是FILE*类型的）

如果想要上个代码打印在屏幕上，我们只要将p改为stdout。

2. fgetc（从流中获取字符）

int fgetc(FILE* stream);

**返回值：**成功后，将返回字符读取（提升为 int 值）。

返回类型为 int 以适应特殊值EOF

如果位置指示器位于文件末尾，则该函数返回EOF

从文件中读：

#include<stdio.h>
int main()
{FILE* pf = fopen("date.txt", "r");if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}int ch = 0;while ((ch = fgetc(pf) )!= EOF){printf("%c ", ch);}fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

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从键盘上读：

#include<stdio.h>
int main()
{int ch = fgetc(stdin);printf("%c\n", ch);ch = fgetc(stdin);printf("%c\n", ch);ch = fgetc(stdin);printf("%c\n", ch);ch = fgetc(stdin);printf("%c\n", ch);return 0;
}

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传文件指针，从文件中读；传stdin，从键盘上读

3. fputs（将字符串写入流）

int fputs(const char* str,FILE* stream);

参数：

str：包含要写入流的内容的 C字符串。

stream：指向标识输出流的 FILE 对象的指针。（stdin可以用作从标准输入读取的参数）

fputs函数的应用：

#include<stdio.h>
int main()
{FILE* pf = fopen("date.txt", "w");if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}fputs("hello\n", pf);fputs("goodby\n", pf);fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

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注意：

fputs 与 puts 的不同之处不仅在于可以指定目标流，而且 fputs 不会写入其他字符，而puts会自动在末尾附加换行符。

4. fgets (从流中获取字符串)

char* fgets(char* str,int num,FILE* stream);

参数：

str：指向在其中复制字符串读取的字符数组的指针。

num：要复制到到 str 的最大字符数（包括终止空字符）。

stream：指向标识输入流的 FILE 对象的指针。（stdin可以用作从标准输入读取的参数）

#include<stdio.h>
int main()
{FILE* pf = fopen("date.txt", "r");if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}char buf[10] = { 0 };fgets(buf, 10, pf);printf("%s\n", buf);fgets(buf, 10, pf);printf("%s\n", buf);fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

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注意：

从流中读取字符并将其作为 C 字符串存储到 str 中，直到读取 （num-1） 个字符或到达换行符或文件末尾。

例题：

实现一个代码，将date.txt拷贝一份生成date2.txt

#include<stdio.h>
int main()
{FILE* pr = fopen("date.txt", "r");if (pr == NULL){perror("fopen");return 0;}FILE* pw = fopen("date2.txt", "w");if (pw == NULL){perror("fopen");fclose(pr);pr = NULL;return 0;}int ch = 0;while ((ch = fgetc(pr)) != EOF){fputc(ch, pw);}fclose(pw);pw = NULL;return 0;
}

5. fprintf （将格式化数据写入流）

int fprintf ( FILE * stream, const char * format, … );

我们对比printf和fprintf，发现fprintf比printf多一个流，所以我们使用fprintf打印的格式加一个流

#include<stdio.h>
struct Stu
{char name[20];int age;double d;
};int main()
{struct Stu s = { "zhangsan",20,98.2 };FILE* pf = fopen("date.txt", "w");if (pf == NULL){perror("fopen");return 0;}fprintf(pf, "%s %d %lf", s.name, s.age, s.d);fprintf(stdout, "%s %d %lf\n", s.name, s.age, s.d);printf("%s %d %lf", s.name, s.age, s.d);fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

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6. fscanf （从流中读取格式化数据）

int fscanf ( FILE * stream, const char * format, … );

#include<stdio.h>
#include<string.h>
struct Stu
{char name[20];int age;double d;
};int main()
{struct Stu s = { 0 };FILE* pf = fopen("date.txt", "r");if (pf == NULL){perror("fopen");return 0;}fscanf(pf, "%s %d %lf", s.name, &(s.age), &(s.d));printf("%s %d %lf", s.name, s.age, s.d);fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

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scanf 从标准输入流读格式化的数据

printf 向标准输出流写格式化的数据

**fscanf 适用于所有输入流的格式化输入函数 **

**fprintf 适用于所有输出流的格式化输出函数 **

**sscanf 从字符串中读取格式化的数据 **

sprintf 将格式化的数据转化成字符串

7. fwrite (写入要流式传输的数据块)

size_t fwrite ( const void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );

参数：

ptr：指向要写入的元素数组的指针，转换为 const void*。

size：要写入的每个元素的大小（以字节为单位）。

count：元素数，每个元素的大小为字节大小。

#include<stdio.h>
#include<string.h>
struct Stu
{char name[20];int age;double d;
};int main()
{struct Stu s[2] = { {"zhangsan",20,78.9},{"lisi",18,38.4} };FILE* pf = fopen("date.txt", "wb");if (pf == NULL){perror("fopen");return 0;}
//按照二进制的方式写文件，放进二进制信息fwrite(s, sizeof(struct Stu), 2, pf);fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

8. fread （从流中读取数据块）

size_t fread ( void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );

参数：

ptr：指向大小至少为 （sizecount） 字节的内存块的指针，转换为 void*。

size：要读取的每个元素的大小（以字节为单位）。

count：元素数，每个元素的大小为字节大小。

#include<stdio.h>
#include<string.h>struct Stu
{char name[20];int age;double d;
};int main()
{struct Stu s[2] = {0};FILE* pf = fopen("date.txt", "rb");if (pf == NULL){perror("fopen");return 0;}//按照二进制的方式读文件fread(s, sizeof(struct Stu), 2, pf);printf("%s %d %lf", s[0].name, s[0].age, s[0].d);printf("%s %d %lf", s[1].name, s[1].age, s[1].d);fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

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知识点：

fread的返回值是读取文件内容的块数目，不是文件总大小

总结：

scanf从标准输入流（stdin）上进行格式化输入的函数

printf向标准输出流（stdout）上进行格式化的输出函数

fscanf可以从标准输入流（stdin）/指定的文件上读取格式化的数据

fprintf把数据按照格式化的方式输出到标准输出流（stdout）/指定的文件

sscanf可以从一个字符串提取（转化）出格式化数据

sprintf把一个格式化的数据转化为字符串

四、文件的随机读写

4.1 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 origin );

参数：

offset：二进制文件：要从源偏移的字节数。
文本文件：零或ftell返回的值。

origin：用作偏移参考的位置。

SEEK_SET文件开头
SEEK_CUR文件指针的当前位置
SEEK_END文件结尾
#include<stdio.h>
int main()
{FILE* pf = fopen("date.txt", "r");if (pf == NULL){perror("fopen");return 0;}fseek(pf, 5, SEEK_SET);int ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);fclose(pf);pf = NULL;return 0;}

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#include<stdio.h>
int main()
{FILE* pf = fopen("date.txt", "r");if (pf == NULL){perror("fopen");return 0;}fseek(pf, -9, SEEK_END);int ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);fclose(pf);pf = NULL;return 0;}

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4.2 ftell （返回文件指针相对于起始位置的偏移量）

long int ftell ( FILE * stream );

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{FILE* pf = fopen("date.txt", "r");if (pf == NULL){perror("fopen");return 0;}int ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);int ret = ftell(pf);printf("%d\n", ret);fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

运行结果：

z
h
a
3

4.3 rewind （让文件指针的位置回到文件的起始位置）

void rewind ( FILE * stream );

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{FILE* pf = fopen("date.txt", "r");if (pf == NULL){perror("fopen");return 0;}int ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);rewind(pf);ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

运行结果：

z
h
a
z

五、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，如果不加转换的输出到外存，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字符的形式存储的文件就是文本文件。

简单来讲，我们看不懂的是二进制文件，看得懂的就是文本文件。

一个数据在内存中是怎么存储的呢？
字符一律以ASCII形式存储，数值型数据既可以用ASCII形式存储，也可以使用二进制形式存储。

例如：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。

六、文件读取结束的判断

在文件读取过程中，不能用feof函数的返回值直接来判断文件的是否结束。

feof 的作用是：当文件读取结束的时候，判断是读取结束的原因是否是：遇到文件尾结束。

  1. 文本文件读取是否结束，判断返回值是否为 EOF （ fgetc ），或者 NULL （ fgets ）

例如：

  • fgetc 判断是否为 EOF .
  • fgets 判断返回值是否为 NULL .
  1. 二进制文件的读取结束判断，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。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{int c; // 注意：int，非char，要求处理EOFFILE* fp = fopen("test.txt", "r");if (!fp) {perror("File opening failed");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EOFwhile ((c = fgetc(fp)) != EOF) // 标准C I/O读取文件循环{putchar(c);}//判断是什么原因结束的if (ferror(fp))puts("I/O error when reading");else if (feof(fp))puts("End of file reached successfully");fclose(fp);fp == NULL;return 0;
}

七、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。

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本次的内容到这里就结束啦。希望大家阅读完可以有所收获，同时也感谢各位铁汁们的支持。文章有任何问题可以在评论区留言，小羊一定认真修改，写出更好的文章~~

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&#x1f497; &#x1f497; 博客:小怡同学 &#x1f497; &#x1f497; 个人简介:编程小萌新 &#x1f497; &#x1f497; 如果博客对大家有用的话&#xff0c;请点赞关注再收藏 &#x1f31e; 构造函数 vector() //_begin表示有效成员的开始 //_finish表示有效成员的大小…
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